(57)【要約】【課題】建設現場等における床面に存在する乗り越え可能な所定高さの障害物を障害物とみなさないことで清掃動作を継続でき、また環境温度に依存するセンサの誤検知を防止した清掃ロボットを提供する。【解決手段】距離計測装置１５は、光源より照射された光を水平方向に所定角度範囲で走査する測域センサ１５ａと、測域センサ１５ａを水平姿勢から上下方向に所定角度範囲で往復動させる回転動作部１５ｂとを備え、水平前方の所定測定距離Ｄにある障害物の有無を検知し、ロボット制御部５０は、測域センサ１５ａによる反射光から得られる検知信号のうち床面Ｆから所定高さで形成される仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定する。【選択図】図８
2020068897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体に、床面上を自律走行する走行手段と、前記床面から集塵して清掃する清掃手段を備える清掃ロボットであって、
前記ロボット本体の前方に光を出射し、障害物から反射した反射光を受光することで前記障害物との距離を計測する距離計測装置と、
前記距離計測装置の検知信号を受信して前記走行手段の走行動作を制御する制御手段と、を備え、
前記距離計測装置は、光源より照射された光を水平方向に所定角度範囲で走査する測域センサと、前記測域センサを水平姿勢から上下方向に所定角度範囲で往復動させる回転動作部とを備え、前記光源より前方の所定測定距離Ｄにある障害物の有無を検知し、
前記制御手段は、前記測域センサによる反射光から得られる検知信号のうち床面Ｆから所定高さで形成される仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することを特徴とする清掃ロボット。
【請求項２】
前記測域センサは水平前方の基準線から上方向回転角θ１及び下方回転角θ２間で往復動しながら走査され、光軸Ｂが前記仮想面Ｅと交差してから前記下方回転角θ２まで走査される間の前記仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定する請求項１記載の清掃ロボット。
【請求項３】
前記仮想面Ｅは床面から所定高さＨで形成される平坦な仮想面Ｅ１とこれに連なる所定高さＨより高さが漸次高くなる傾斜角δで傾斜する仮想面Ｅ２により形成され、光軸Ｂが前記仮想面Ｅと交差してから前記下方回転角θ２まで走査される間の前記仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定する請求項２記載の清掃ロボット。
【請求項４】
前記距離計測装置は、前記測域センサの他に超音波センサを併有しており、前記超音波センサは、前記ロボット本体の前面に床面Ｆから所定高さより高い位置で水平姿勢から上向きに向けて超音波を発信する向きに配置されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の清掃ロボット。
【請求項５】
前記制御手段は、超音波信号の出力値がセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、前記超音波センサの電源を一旦ＯＦＦ状態にしてから再度ＯＮ状態に戻す再起動させる請求項４記載の清掃ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば建設現場等で床面の粉塵を清掃する清掃ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動清掃機能と自律走行機能とを備える掃き込み型清掃ロボットにおいて、床面や周囲環境の状況に応じて清掃部を制御し、きめ細かな清掃を行うことができる清掃ロボットが提案されている。この清掃ロボットには、進行方向の障害物の検出用としてレーザーレーダー、ロボット本体の周囲に広い範囲で障害物を検出する超音波センサ、床面の段差、ごみを検出する距離画像カメラなどが搭載されている（特許文献１：特開２００６−２０９６４４号公報参照）。
【０００３】
また、超音波センサを用いて障害物までの距離を検知しながら床面を掃除する自走式掃除機において、雑音による誤検知を防ぐため、超音波センサの受信波高値が距離において予め定められた設定範囲内ときのみ障害物と認識するようにした自走式掃除機が提案されている（特許文献２：特開２００７−１２２３２７号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０９６４４号公報
【特許文献２】特開２００７−１２２３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、ロボット本体の進行方向に存在する障害物をレーザーレーダー及び超音波センサで検出し、床面に存在する凹凸や段差を距離画像カメラで取り込んでイメージチェッカーで判定する場合、センサから取り込まれる入力データが膨大であり、制御部がデータ処理を行って判定しながら清掃動作を行うのは効率的ではなく、装置構成も複雑で高価となる。また、清掃作業の効率を高めるべくレーザーレーダー及び超音波センサから取り込まれるデータ量を減らせば障害物の検出精度が低下する。
また、障害物をきめ細かく検出すると、清掃ロボットが障害物を回避して清掃する頻度が増えるため、本来清掃が好ましい床面エリアも未清掃となり、清掃エリアが限られた範囲となる。特に、障害物として床面に敷設された敷き鉄板どうしの段差や吊り孔が存在する建設現場では、これらを障害物として検知すると清掃エリアが限られてしまう。
更には、特許文献1及び特許文献２においては、障害物検出用に超音波センサを用いているが、超音波センサは使用する環境温度変化により出力異常が発生することが知られている。特に環境温度が急変した場合に出力電圧が異常値となるため、回避すべき障害物が存在してもセンサが検知できない場合には、障害物との衝突や動作不能になるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に述べるいくつかの実施形態に適用される開示は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、建設現場等における床面に存在する乗り越え可能な所定高さの障害物を障害物とみなさないことで清掃動作を継続でき、また環境温度に依存するセンサの誤検知を防止した清掃ロボットを提供することにある。
【０００７】
以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。
即ち、ロボット本体に、床面上を自律走行する走行手段と、前記床面から集塵して清掃する清掃手段を備える清掃ロボットであって、前記ロボット本体の前方に光を出射し、障害物から反射した反射光を受光することで前記障害物との距離を計測する距離計測装置と、前記距離計測装置の検知信号を受信して前記走行手段の走行動作を制御する制御手段と、を備え、前記距離計測装置は、光源より照射された光を水平方向に所定角度範囲で走査する測域センサと、前記測域センサを水平姿勢から上下方向に所定角度範囲で往復動させる回転動作部とを備え、前記光源より前方の所定測定距離Ｄにある障害物の有無を検知し、前記制御手段は、前記測域センサによる反射光から得られる検知信号のうち床面Ｆから所定高さで形成される仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することを特徴とする。
このように、制御手段は、測域センサによる反射光から得られる検知信号のうち床面Ｆから所定高さで形成される仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することで、走行手段により乗り越え可能な高さの障害物（段差部や傾斜部等）を逐一回避動作することなく清掃作業を継続することができる。
【０００８】
前記測域センサは水平前方の基準線から上方向回転角θ１及び下方回転角θ２間で往復動しながら走査され、光軸Ｂが前記仮想面Ｅと交差してから前記下方回転角θ２まで走査される間の前記仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定するようにしてもよい。
これにより、光軸Ｂが仮想面Ｅと交差してから下方回転角θ２まで走査される間の範囲で、仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することで、側域センサの光軸Ｂが水平前方より下向きに回転した際に測定距離Ｄからセンサ検知限界までのロボット本体の手前側検知エリアにおいて、乗り越え可能な障害物を除外して清掃動作を行える。
【０００９】
前記仮想面Ｅは床面から所定高さＨで形成される平坦な仮想面Ｅ１とこれに連なる所定高さＨより高さが漸次高くなる傾斜角δで傾斜する仮想面Ｅ２により形成され、光軸Ｂが前記仮想面Ｅと交差してから前記下方回転角θ２まで走査される間の前記仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定するようにしてもよい。
これにより、平坦な床面Ｆに連続して傾斜角δで傾斜する床面Ｆ´がロボット本体の手前側より前方方向に連続していたとしても、平坦な仮想面Ｅ１とこれに傾斜角δで連なる仮想面Ｅ２より高さが低いエリアを検知対象より外しているため、走行手段の登坂能力の範囲で傾斜面を乗り越えて清掃作業を継続することができる。
【００１０】
前記距離計測装置は、前記測域センサの他に超音波センサを併有しており、前記超音波センサは、前記ロボット本体の前面に床面Ｆから所定高さより高い位置で水平姿勢から上向きに向けて超音波を発信する向きに配置されていることが好ましい。
これにより、超音波センサを測域センサと併用して障害物の有無を二重に検知することで安全性を担保することができるうえに、測域センサが検知し難いとされるガラス等の透明体や反射フィルムの貼られたコーン等の検知を確実に行って、衝突を回避することができる。また、測域センサが、床面Ｆより所定高さの仮想面Ｅより高さが低い障害物を検知しない処理と同様に、乗り越え可能な段差等の障害物を検知しないようにすることができる。
【００１１】
前記制御手段は、超音波信号の出力値がセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、前記超音波センサの電源を一旦ＯＦＦ状態にしてから再度ＯＮ状態に戻す再起動させることが好ましい。
これにより、清掃ロボットが動作中に環境温度が急変した場合、超音波センサの出力異常が発生することがある。このとき、超音波信号の出力値がセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、超音波センサの電源を一旦ＯＦＦ状態にしてから再度ＯＮ状態に戻す再起動させることで安全性を担保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
建設現場等における床面に存在する多様な障害物を広くかつ死角の少ない検知を可能とし、乗り越え可能な所定高さの障害物を障害物とみなさないことで清掃動作を継続でき、また環境温度に依存するセンサの誤検知を防止した清掃ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は清掃ロボットの側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１（ａ）の清掃ロボットの内部構造を示す内視図である。
【図３】清掃ロボットの底面図である。
【図４】ロボット本体の前方に設けられたボールキャスター及び距離計測装置の動作範囲を示す説明図である。
【図５】清掃ロボットの制御系を示すブロック構成図である。
【図６】図５の超音波センサを中心とした制御系を示すブロック構成図である。
【図７】超音波センサの制御動作を示すフローチャートである。
【図８】側域センサの検知範囲を説明する模式図である。
【図９】他例に係る側域センサの検知範囲を説明する模式図である。
【図１０】超音波センサから発信される超音波ビームの発信方向を示す模式説明図である。
【図１１】環境温度の変化に対する超音波センサ出力電圧の時間変化及び再起動を伴うマイコンボードの出力電圧の時間変化を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１（ａ）は、清掃ロボット１の側面図、図１（ｂ）は正面図である。本実施形態においては、清掃ロボット１は、施工期間中の建設作業場において床面清掃用に使用されるものである。
【００１５】
図２に示すように、清掃ロボット１は、筐体状のロボット本体２に走行手段３と清掃手段４を備えている。走行手段３は、図３に示すようにロボット本体２の平面視矩形状の底部に進行方向前方中央部に前輪キャスター５（従動輪）を備え、進行方向後方両側には一対の駆動輪６を備えている。一対の駆動輪６は、ロボット本体２内に設けられた駆動輪用モータ７とプーリ間に架設された無端状のタイミングベルト８を通じて各々回転駆動される。図２において、前輪キャスター５は、偏心した支持軸部５ａ（垂直軸）を中心に３６０°回転可能に支持された例えば直径φ１００ｍｍ程度の自在輪である。前輪キャスター５は、清掃ロボット１の進行方向に追随して従動回転する。清掃ロボット１は、これら前輪キャスター５及び一対の駆動輪６が床面Ｆに接した状態で使用される。各駆動輪用モータ７には、充電可能なリチウムイオンバッテリー２４から電力が供給されている。
【００１６】
図３に示す右側駆動輪用モータ７ａと左側駆動輪用モータ７ｂの回転量は、後述するロボット制御部５０（図５参照）によって個別に制御される。右側駆動輪用モータ７ａの回転量と左側駆動輪用モータ７ｂの回転量が同じ場合には、清掃ロボット１は直進する。右側駆動輪用モータ７ａの回転量が左側駆動輪用モータ７ｂの回転量より大きい場合は、清掃ロボット１は左方向に曲がるように旋回する。右側駆動輪用モータ７ａの回転量が左側駆動輪用モータ７ｂの回転量より小さい場合は、清掃ロボット１は右方向に曲がるように旋回する。一対の駆動輪６の径の大きさ、駆動輪用モータ７ａ，７ｂのトルクは、建設作業場に釘やビスが落下していても、或いは後述するように床面Ｆに所定高さ範囲の傾斜部、段差部等の障害物が存在してもこれに駆動輪６がロックされずに乗り越えることができる程度に設計されている。
【００１７】
図３において、ロボット本体２の平面視矩形状の底部には、前輪キャスター５より前方であってロボット本体２の底面の前方コーナー部近傍に、ボールキャスター９（補助輪：自在キャスター）が回転自在に各々組み付けられている。図４に示すように、ボールキャスター９の床面からの高さｈ１は、ロボット本体２の底面より低く床面Ｆより高い位置（例えば床面より１９ｍｍ程度）となるように組み付けられる。尚、ロボット本体２の底部の床面Ｆからの最低高さＨは例えば５０ｍｍ程度に設計されている。
【００１８】
これにより、清掃ロボット１が自律走行しながら、床面Ｆに設けられた段差部、傾斜部等の障害物に左右斜め前方から近づいたとして、先ずボールキャスター９が障害物にあたってロボット本体２の移動が止まることはなく、ボールキャスター９が段差面や傾斜面に乗り上げ乗り越えることで清掃作業を継続することができる。また、床面Ｆに吊り孔等の貫通孔が空いており、仮に前輪キャスター５が貫通孔に落ち込んだとしても、床面Ｆには一対のボールキャスター９が当接してロボット本体２の落ち込みを食い止めてロボット本体２の底面が床面Ｆに直接接触することはない。よって、一対の駆動輪６の駆動で前輪キャスター５が貫通孔より脱出して清掃作業を継続することができる。
【００１９】
具体的には、建設現場で使用される敷き鉄板（例えば厚さ１９ｍｍ、２２ｍｍ、２５ｍｍ等）に対して、前輪キャスター５では床面Ｆからの高さ２０ｍｍの段差（凸部）を乗り越えられず、吊り孔に前輪キャスター５が脱落すると、ロボット本体２が走行不能になるおそれがあった。本実施例に示すボールキャスター９の配置により、前輪キャスター５が敷き鉄板の厚さである高さ２２ｍｍや２５ｍｍの段差を乗り越えることができ、仮に前輪キャスター５が吊り孔に脱落しても落ち込み量（１９ｍｍ程度）を減少させて嵌り込むことがなく、脱出して清掃作業を継続することができる。
【００２０】
また、ロボット本体２の進行方向左右斜め前方から傾斜面が近づいてきた場合、ロボット本体２の底部が傾斜面に乗り上げて動作不能となる場合があったが、ボールキャスター９の配置により、ロボット本体２の底部の乗り上げを防ぐことができる。特にボールキャスター９には回転方向性はないので、いずれの向きから障害物（段差面や傾斜面等）に当接しても従動回転可能であるので、ロボット本体２の進行方向を変えずに駆動輪６の駆動により走行することができる。
【００２１】
図２において、清掃手段４は、回転ブラシ１０（清掃ブラシ）、ブラシ駆動モータ１１（図５参照）及びホッパ１２を備えている。回転ブラシ１０は、円柱形状に形成されており、円柱形状の側面に多数のブラシが径方向に林立して設けられている。回転ブラシ１０は、軸方向がロボット本体２の左右側面方向と一致するように配置され、円柱形状の中心軸を中心に回転可能に組み付けられている。回転ブラシ１０はロボット本体２の底部に取り付けられており、ブラシの下側が常時床面Ｆに接触した状態で設けられている。回転ブラシ１０は、リチウムイオンバッテリー２４から電力を供給されて起動するブラシ駆動モータ１１（図５参照）によって反時計回り方向に回転され、床面Ｆ上に存在する塵埃、ゴミ等を絡め捕り、ロボット本体２の後方へ送り出す。回転ブラシ１０の後方には、ホッパ１２が設けられている。ホッパ１２は、回転ブラシ１０の回転によってロボット本体２の後方へ送り出された塵埃、ゴミ等をエア吸引しながら回収して格納する。清掃ロボット１の床面Ｆからの最低高さ位置ｈ２は、例えば３１ｍｍ程度に調整されている。ブラシ駆動モータ１１は、後述するロボット制御部５０によって、一定の速度で回転するように制御される。
【００２２】
図３において、ロボット本体２の底部において、一対の補助ブラシ１３が前輪キャスター５の両側に進行方向（矢印方向）に向かってブラシ間の幅が両側に漸進広がるように組み付けられている。補助ブラシ１３は回転ブラシ１０の前方に設けられ、ロボット本体２が走行するにしたがって床面Ｆに存在するゴミや塵埃を回転ブラシ１０へ向かって誘導する。図２において、回転ブラシ１０の軸方向両側には、一対の遮蔽板１４が設けられている。遮蔽板１４は、可撓性のあるゴム板等が用いられ、回転ブラシ１０によって後方に送り出されるゴミや塵埃が両側に拡散しないように床面Ｆとの隙間を覆っている。
【００２３】
一対のボールキャスター９は、図３に示すように、ロボット本体２の平面視矩形状底部において、補助ブラシ１３より前方であって、ロボット本体２の底部前方コーナー部近傍に各々設けられている。これにより、ボールキャスター９が先に段差面や傾斜面等に乗り上げて乗り越えるため、補助ブラシ１３が段差部や傾斜部等の障害物に直接当たって変形したり破損したりするのを防ぐことができる。また、補助ブラシ１３が駆動輪６の前方に配置されることで、駆動輪６に付着する粉塵を低減し床面Ｆへの再付着を低減することができる。
【００２４】
また図１（ｂ）に示すようにロボット本体２の進行方向前面中央部には、距離計測装置１５を備えている。距離計測装置１５は、光を出射し、障害物より反射した反射光を受光することで当該反射光を受光するまでの時間を計測して、障害物との距離を計測する。本実施形態においては、距離計測装置１５は、レーザーレンジファインダーが用いられ、光源よりレーザー光が出射される。距離計測装置１５は、例えば光源より照射されたレーザー光を反射鏡により前方に向かって反射させ、当該反射鏡を内蔵するモータにより回転駆動することで水平方向に走査する。例えばレーザー光を一秒間に１０８１回の頻度で、図４の進行方向前方から左右両側に例えば各々９０°を超える範囲、最大検知範囲２７０°で往復動させてレーザー光を水平方向に光走査することで、周囲の物体までの距離を計測する。距離計測装置１５の光の射程距離は、例えば最大３０ｍ程度である。
【００２５】
また、距離計測装置１５は図４の水平姿勢を０°として例えば上方向回転角θ１（例えば３０°）、下方向回転角θ２（例えば４０°）で１秒間に１回往復動させて、レーザー光を垂直方向に走査することで周囲の物体までの距離を計測できるようになっている。具体的には、距離計測装置１５は、ロボット本体２の前面に設けられた支持部２ａ上に起立して固定されている。距離計測装置１５は、レーザー光を水平走査する測域センサ１５ａと該測域センサ１５ａを上下動させる回転動作部１５ｂを備えている。回転動作部１５ｂは、上下方向に所定角度範囲で回転する上下首振りモータ１５ｃを有する。上下首振りモータ１５ｃは例えばステッピングモータが用いられる。上下首振りモータ１５ｃのモータ軸１５ｄ（回転軸）が、測域センサ１５ａの底部に冶具を介して連結されている。この上下首振りモータ１５ｃを駆動することにより、測域センサ１５ａがモータ軸１５ｄを中心に上下方向に所定角度範囲（例えば上方向３０°下方向４０°範囲）で回動するようになっている。尚、本実施例では測域センサ１５ａは、水平姿勢より上方向回転角θ１が３０°下方向回転角θ２が４０°範囲で往復動するようになっているが、これらの上下方向回転角θ１、θ２の値は必要に応じて変更可能である。
【００２６】
上述したように距離計測装置１５が水平方向のみならず上下方向に走査可能としたことに伴い、ロボット制御部５０（図５参照）は、図４に示す床面Ｆより所定高さＨ（例えば５０ｍｍ程度）の仮想面Ｅより下方にある障害物を検知対象から除外する処理をおこなう。具体的には、側域センサ１５ａが前方測定距離Ｄ（例えば５００ｍｍ以内）にある障害物の有無を検知する。側域センサ１５ａは水平姿勢より下方に向いたとき、床面Ｆより高さＨの範囲内にある乗り越え可能な障害物を検知してしまう。そこで、光軸Ｂが下方回転角θ２（最大回転角）まで回転する間は、当該仮想面Ｅより低い範囲の障害物の有無をロボット制御部５０は検知しないようになっている。これにより、清掃ロボット１が乗り越え可能な床面Ｆからの高さ２５ｍｍ（敷き鉄板の厚さに相当）以下の段差等の障害物を検知対象から外して、清掃動作を継続できるようになっている。
【００２７】
具体的には、図４に示すように、測域センサ１５ａの水平前方の基準線から上方向回転角θ１及び下方回転角θ２まで走査される光軸Ｂ上にある測定点の三次元座標より障害物の有無が検知される。図８において、光軸Ｂが下方回転角θ２まで走査される間において仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定する。例えば、光軸Ｂが仮想面Ｅと交点Ｚ１において交差してもそれより低い高さ範囲にある障害物３０は検知対象とはならない。
これにより、側域センサ１５ａの光軸Ｂが水平前方より下向きに回転した際に測定距離Ｄからセンサ検知限界（下方向回転角θ２）までのロボット本体２の手前側検知エリアにおいて、乗り越え可能な障害物３０を除外して清掃動作を行える。
【００２８】
また、図９に示すように、ロボット本体２の進行方向前方の仮想面Ｅは床面Ｆから所定高さＨで形成される平坦面である仮想面Ｅ１とこれに連なる所定高さＨより高さが漸次高くなる傾斜角δ（例えば３°〜１２°程度）以下で傾斜する仮想面Ｅ２により形成されていてもよい。即ち、光軸Ｂが仮想面Ｅ２若しくは仮想面Ｅ１と交差してから下方回転角θ２まで走査される間の仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定するようにしてもよい。上記仮想面Ｅ２の傾斜角δは、平坦な床面Ｆに連続する傾斜面Ｆ´の傾斜角を想定したものである。例えば、光軸Ｂが仮想面Ｅ２と任意の交点Ｚ２において交差してもそれより低い高さ範囲にある傾斜面Ｆ´は検知対象とはならない。
これにより、平坦面である床面Ｆに連続して傾斜角δで傾斜する床面Ｆ´がロボット本体２より離間する側に連続していたとしても、仮想面Ｅ１より高さが高い仮想面Ｅ２より高さが低いエリアも検知対象より外しているため、駆動輪用モータ７（走行手段）の登坂能力の範囲で傾斜面Ｆ´を乗り越えて清掃作業を継続することができる。
【００２９】
上述した構成により、距離計測装置１５は、清掃ロボット１の直進方向を基点（０°）として、水平方向に−９０°〜９０°、上下方向に３０°〜−４０°の角度範囲における、距離計測装置１５から前方測定距離Ｄ（例えば５００ｍｍ以内）に位置する物体までの距離を測距することができる。即ち、測域センサ１５ａから水平方向及び上下方向に走査されるレーザー光の反射光により、光源から測定距離Ｄの前方にある障害物の二次元配置を計測する。測域センサ１５ａは、例えば、測距精度が０．１〜１０ｍで±３０ｍｍ、測距分解能１ｍｍ単位、角度分解能は約０．２５°、走査時間は２５ｍｓのレーザーレンジファインダーが用いられる。距離計測装置１５によって取得された測距情報は、後述するロボット制御部５０に送信される。このように、測域センサ１５ａは、水平方向のみならず上下方向にも回動するため、広範囲で死角の少ない障害物検知が可能となる。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、ロボット本体２の正面部には、障害物との衝突を回避するため超音波センサ１６がロボット本体２の正面部に複数箇所に設けられている。超音波センサ１６は、超音波を発信して反射波を受信するまでの時間を計測して障害物までの距離を非接触で検知するものである。超音波センサ１６は、測域センサ１５ａの検知範囲を補完し、非接触でロボット本体２が障害物に近づく前にその存在を把握するものである。測域センサ１５ａと併用して障害物の有無を二重に検知することで安全性を担保するためと、測域センサ１５ａが検知し難いとされるガラス等の透明体や反射フィルムの貼られたコーン等の検知を確実に行って、衝突を回避するものである。
【００３１】
また、図１０に示すように、超音波センサ１６は、ロボット本体２の前面に複数箇所（例えば３箇所：１６ａ〜１６ｃ：図６参照）に設けられている。超音波センサ１６は、距離計測装置１５では検知し難い、ロボット本体２の進行方向手前側のエリアに存在する障害物の有無を重ねて検知する。各超音波センサ１６ａ〜１６ｃは、床面Ｆから高さＨより高い位置に配置され、水平姿勢から上向きに超音波を発信するように取付板１６ｄに取り付けられている。測域センサ１５ａが、床面Ｆより所定高さＨ（例えば５０ｍｍ程度）の仮想面Ｅより高さが低い障害物３０を検知しない処理と同様に、乗り越え可能な段差等の障害物を検知しないようにするためである。超音波センサ１６によって取得された測距情報は、後述するマイコンボー２５を介してロボット制御部５０に送信される（図６参照）。
【００３２】
また、図４に示すように、ロボット本体２の左右斜め前方に正面両端部にリミットスイッチ１７が設けられている。リミットスイッチ１７は、例えば長さ７０ｍｍ程度の検知バー１７ａの元端部に設けられた接触スイッチである。リミットスイッチ１７は非接触センサである測域センサ１５ａや超音波センサ１６の検知範囲を補完するために設けられる。例えば、ロボット本体２が高さ２５ｍｍ以下の段差を乗り越えて進行する際に進行方向左右側面に存在する障害物の検知や、ロボット本体２が障害物回避動作において障害物検知を行うなど、障害物の有無を三重に検知することで安全性を担保するようになっている。リミットスイッチ１７が障害物を検知すると進行方向への走行を停止し、ロボット本体２の方向転換を促すようになっている。
【００３３】
尚、図４に示すロボット本体２の前面下方に設けられた弾性を有するバンパー２ｂ内には、バンパーセンサ１８（接触センサ：図５参照）が設けられていてもよい。バンパーセンサ１８は、リミットセンサ１７と同様に、ロボット本体２が走行中に床面Ｆに限らず進行方向に中間突起物等の異物が存在する場合に衝突を回避する。バンパーセンサ１８は障害物を検知すると進行方向への走行を停止し、ロボット本体２の方向転換を促すようになっている。
【００３４】
例えば、床面Ｆからの高さ５０ｍｍ未満の障害物であれば、ロボット本体２との衝突は回避されるため、進行方向を変更しないが、床面Ｆから高さ５０ｍｍ以上の障害物であれば、リミットスイッチ１７やバンパーセンサ１８が検知可能であるため、進行方向を変更することで衝突を回避する。リミットスイッチ１７やバンパーセンサ１８の検知信号は、後述するロボット制御部５０（図５参照）に送信される。
【００３５】
図３に示すように、ロボット本体２の底部において、前輪キャスター５の進行方向前方には従動輪用前方落下防止センサ１９が設けられている。また、左右駆動輪６の進行方向前方には駆動輪用前方落下防止センサ２０ａが各々設けられ、進行方向後方には駆動輪用後方落下防止センサ２０ｂが各々設けられている。これらのうち、駆動輪用前方落下防止センサ２０ａは、通常は駆動輪６の進行方向直前位置に配置されるが、本実施例はそれとは異なる位置に配置されている。具体的には、前輪キャスター５より前方であって、ボールキャスター９の近傍（ロボット本体２の底部前方コーナー部近傍）に、一対の駆動輪用前方落下防止センサ２０ａが各々設けられている。上記従動輪用前方落下防止センサ１９、駆動輪用前方落下防止センサ２０ａ及び駆動輪用後方落下防止センサ２０ｂとしては、例えば赤外線センサ等が用いられる。
【００３６】
このように、駆動輪用前方落下防止センサ２０ａを配置することで、清掃ロボット１が床面に存在する開口（貫通孔や凹部等）に従動輪用前方落下防止センサ１９に検知され難い向き、例えば左右斜め前方から近づいた場合に、ロボット本体２の重心Ｇが開口位置に近づく前にいずれかの駆動輪用前方落下防止センサ２０ａにより検知可能となる。これにより、ロボット本体２の重心Ｇが開口位置に近づいた不安定な状態（例えばロボット本体２が開口内に大きくはみ出した状態）となることはなく、落下事故を未然に防止することができる。
【００３７】
ロボット制御部５０は、従動輪用前方落下防止センサ１９、駆動輪用前方落下防止センサ２０ａ及び駆動輪用後方落下防止センサ２０ｂのいずれかがＯＮ状態を検知すると、ロボット本体２の進行方向への走行動作を停止させ、駆動輪６の駆動方向を転換させることが好ましい。これにより、清掃ロボット１の進行方向前方若しくは後方に開口（貫通孔、凹部等）が存在するため、走行動作を一旦停止させて駆動輪６の駆動方向を転換することで落下事故を未然に防止することができる。
【００３８】
また、ロボット制御部５０は、少なくとも従動輪用前方落下防止センサ１９及び駆動輪用前方落下防止センサ２０ａのいずれかと駆動輪用後方落下防止センサ２０ｂが共にＯＮ状態を検知すると、ロボット本体２の進行方向への動作（駆動輪用モータ７）を停止させ、ブラシ駆動モータ１１（図５参照）を停止させて清掃動作を中止する。
このように、ロボット本体２の前進方向及び後退方向の落下防止センサが共にＯＮ状態となると、誤検知を生ずる床面状態、例えば、床面が光沢の大きい床材（例えば光沢金属材、光沢樹脂材等）であって、乱反射して落下防止センサの出力が小さくなる場合や、ロボット本体２の前後方向共に段差等が迫った危険な状態等の異常事態と判断される。
ロボット制御部５０はこのような異常事態を検知すると、ロボット本体２の走行を停止させて清掃動作を中止することで、開口等が存在しないにもかかわらず落下防止センサ１９，２０ａ，２０ｂの誤検知による回避動作を繰り返すなどの誤動作が発生することはなく、ロボット本体２の段差下等への落下も未然に防ぐことができ、フェイルセーフ機能を持たせることができる。
【００３９】
図２に示すように、清掃ロボット１は、ロボット本体２の後方上面部に操作部２１を備えている。図５に示すように操作部２１は、各種操作キーが設けられた操作パネル２１ａ及び有線リモコン装置２１ｂを備え、いずれも例えば電源スイッチ、自動運転ボタン、非常停止ボタン、走行停止ボタン、或いは手動操作する場合の移動速度や移動方向などの各種入力情報が入力できるようになっている。操作部２１の入力情報は、後述するロボット制御部５０へ送信される。
【００４０】
図５に示すように、清掃ロボット１は、表示部２２を備えている。表示部２２は清掃ロボット１の状態（電源ＯＮ／ＯＦＦ、バッテリー充電状態、走行状態、待機状態、フィルタ目詰まり状態、センサ検知異常状態、非常停止状態等）を点灯の有無、発光色、点灯若しくは点滅で報知する表示灯２２ａ、清掃ロボット１が走行中であることを音により報知するメロディスピーカ２２ｂを備えている。表示灯２２ａは、図１（ａ）、図２に示すように、有線リモコン装置２１ｂと並んでロボット本体２の後方上面部に設けられている。
【００４１】
図２に示すように清掃ロボット１は、リチウムイオンバッテリー２４を備えている。図５に示すように、リチウムイオンバッテリー２４は、コンセントを商用電源ＡＣ１００Ｖに接続して充電器２３を介して充電可能となっている。ロボット制御部５０は、マイクロコンピュータを備えており、清掃ロボット1の清掃動作や走行動作を制御するＣＰＵや、各種動作プログラムを格納したＲＯＭ、入力情報を一時記憶したり、動作プログラムを読みだしたりするＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等の記憶部などを有している。
【００４２】
ロボット制御部５０には、操作部２１からの入力情報、各種センサ（測域センサ１５ａ、超音波センサ１６、リミットスイッチ１７、バンパーセンサ１８（省略可）、従動輪用前方落下防止センサ１９，駆動輪用前方落下防止センサ２０ａ, 駆動輪用後方落下防止センサ２０ｂ）からの検知信号が入力される。超音波センサ１６ａ〜１６ｃの検知信号は、マイコンボード２５（microcontroller Board）を介してロボット制御部５０へ送信される。マイコンボード２５には、マイクロコンピュータと入出力回路などの周辺回路が１枚の基板に搭載されている。また、ロボット制御部５０からは、ブラシ駆動モータ１１、駆動輪用モータ７ａ，７ｂ、上下首振りモータ１５ｃに駆動信号を出力し、表示部２２（表示灯２２ａ、メロディスピーカ２２ｂ）に対して清掃ロボット１の動作状態を報知させるべく表示指令信号を出力する。また、ロボット制御部５０は、マイコンボード２５を介して超音波センサ１６ａ〜１６ｃの故障を検知すると、各駆動部に停止信号を出力して清掃ロボット1の清掃動作を中止させる。また、後述するようにマイコンボード２５は、超音波センサ１６ａ〜１６ｃから異常出力信号を受信したとき、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの電源を一旦ＯＦＦ状態にしてから再度ＯＮ状態に戻す再起動させるようになっている。
【００４３】
図１１の左グラフ図は、超音波センサ単体から一定距離に障害物を配置した状態で環境温度を急変させた場合の実験データであり、超音波センサの出力異常を意図的に発生させたものである。図１１の右グラフ図は、上記実験においてマイコンボードを追加してセンサ温度異常検知による再起動を伴う出力電圧値の時間変化を示す。
図１１左グラフ図は、環境温度の変化に対する超音波センサ１６ａ〜１６ｃ出力電圧の時間変化が表示されている。環境温度が急変するとセンサ出力値が異常に低下することがわかる。
そこで、マイコンボード２５は、いずれかの超音波センサ１６ａ〜１６ｃの超音波信号の出力電圧値が、図１１の左グラフ図に示す上限値（例えば２．５Ｖ）を超えるか若しくは下限値（例えば０．０５Ｖ）を下回った場合には、センサ故障と判断し、ロボット制御部５０は駆動輪用モータ７の駆動を停止させ、自動運転を停止させる。尚、上限値以下のセンサ測定範囲外となる所定出力範囲では障害物検知がＯＦＦ状態となる。
また、上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内で所定値（例えば０．０８Ｖ）以下に低下した場合に、センサ温度異常と判断し、マイコンボード２５は超音波センサ１６ａ〜１６ｃの電源を一旦ＯＦＦ状態にしてから再度ＯＮ状態に戻す再起動させる。この所定値は、使用するセンサや使用環境などにより異なる。図１１の右グラフ図に示すように、センサ再起動後は、環境温度が急変しても、センサが不活になる時間が２〜３秒に抑えられ、マイコンボード２５の出力値が安定しており、センサが誤動作しないことがわかる。
【００４４】
このように、清掃ロボット１が動作中に環境温度が急変した場合、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの出力電圧異常が発生することがある。このとき、超音波信号の出力値が上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合には、マイコンボード２５は、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの電源を一旦ＯＦＦ状態にしてから再度ＯＮ状態に戻す再起動させることで安全性を担保することができる。
【００４５】
尚、ロボット制御部５０の障害物判定角度は、上下方向首振り角度となっており、ＣＰＵのデータ処理能力に応じてレーザーセンサ出力値を間引いたり、レーザーセンサの走査時間を判定頻度より少なくしたりして計算負荷低減を図っている。
【００４６】
ロボット制御部５０は、物体の種類を次のように推定して、物体が障害物か否かを判定する。例えば、物体が上下方向に３０°〜−４０°の角度範囲における全ての範囲において略同等の距離で検知されている場合には、物体は壁であり障害物であると推定可能である。
また、物体が上記上下方向の角度範囲における一定の小さな範囲の高さにおいてのみ検知されて、水平方向における他の角度においても同じ一定範囲の高さに物体が検知された場合には、空中に幅の小さな物体が水平方向に延在して位置しており、この物体はコーンバー、すなわち回避すべき障害物であると推定可能である。
更に、物体が上記上下方向の角度範囲におけるある一定の角度よりも上方全てにおいて検知されてはいるが、この物体は清掃ロボット１の全高よりも高い位置に位置すると判断される場合には、これは実際には障害物ではなく、その下方を清掃可能であると判断してもよい。
【００４７】
ロボット制御部５０は、距離計測装置１５及び／又は超音波センサ１６ａ〜１６ｃから障害物の方向及び距離情報を受信すると、これらの計測結果を基に、障害物を回避するように進行方向を決定する。尚、障害物として判定した物体が存在しない場合においては、直進するように指示する。
【００４８】
障害物として判定した物体が存在する場合には、ロボット制御部５０は例えば次のように清掃ロボット１の進行方向を決定する。直進方向から右方向距離と、左方向距離が等しい場合においては、清掃ロボット１がコーンバー、壁等の障害物に対して、直交するように接近していると判断し、左右いずれかに曲がって障害物を回避するように指示する。
【００４９】
また、障害物に対する直進方向から右方向距離が、左方向距離よりも短くなっている場合においては、ロボット制御部５０は清掃ロボット１が障害物に対して、斜め方向右側から接近していると判断し、左側に曲がって障害物を回避するように指示する。逆に、直進方向から右方向距離が、左方向距離よりも長くなっている場合においては、ロボット制御部５０は、清掃ロボット１が障害物に対して、斜め方向左側から接近していると判断し、右側に曲がって障害物を回避するように、指示する。
このように、障害物に対して斜め方向から接近していると判断した場合においては、ロボット制御部５０は、左右何れかのうち鈍角に曲がることにより障害物を回避可能な方向に曲がって障害物を回避するように指示する。尚、上記制御動作は、リミットスイッチ１７の検知結果を合わせて行ってもよい。
また、第一，第二落下防止センサ１９，２０が、進行方向の床面Ｆに開口（貫通孔、凹部等）を検知した場合には、ロボット制御部５０は、清掃ロボット１をその場で停止させて、駆動輪６の回転を逆転させてロボット本体２を後退させる。
【００５０】
ロボット制御部５０は、一定の速度で回転ブラシ１０を回転させるように、ブラシ駆動モータ１１の駆動を制御する。また、ロボット制御部５０は、各種センサにより検知された障害物、吊り孔や開口の有無により、右側駆動輪用モータ７ａ及び左側駆動輪用モータ７ｂの各々に対し回転方向、回転量を制御することで、清掃ロボット１の直進、後退及び旋回動作を切り替え制御する。操作部２１から、作業者によって入力された移動方向指示を受信した場合には、操作部２１から受信した移動方向指示を優先させ、移動方向指示に基づいて、右側駆動輪用モータ７ａ及び左側駆動輪用モータ７ｂの各々に対し、回転量を制御する。
【００５１】
ロボット制御部５０は、距離計測装置１５の測域センサ１５ａの上下動範囲を上下首振りモータ１５ｃの回転範囲を変更することで、レーザー光の出射角度を左右方向及び上下方向に変化させることができる。より具体的には、ロボット制御部５０は、距離計測装置１５を上下方向に回動させて向きを変え、距離計測装置１５からのレーザー光の出射角度を、図４に示される下限位置（下方回転角θ２）と上限位置（上方回転角θ１）の間で、上下方向に変化させるように、上下首振りモータ１５ｃを駆動制御する。表示部２２は、操作部２１によって入力された各種入力情報及び距離計測装置１５によって検知された物体に関する情報等を受信し、表示灯２２ａに点灯表示させたりメロディスピーカ２２ｂに出力させたりして清掃ロボット１の状態表示を行なう。
【００５２】
ここで、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの出力異常が発生した場合の、マイコンボード２５及びロボット制御部５０の制御動作の一例について、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。清掃ロボット１の電源がＯＮ状態となるとマイコンボード２５が起動し超音波センサ１６ａ〜１６ｃが起動する（ステップＳ１，Ｓ２）。
超音波センサ１６ａ〜１６ｃは、図４に示す距離計測装置１５と同様に前方測定範囲内に存在する障害物の有無を検知する。このとき、水平姿勢から上向きに超音波を発信するため、床面Ｆより所定高さＨ（例えば５０ｍｍ程度）の仮想面Ｅより高さが低い乗り越え可能な段差等の障害物を検知しないようになっている。
【００５３】
マイコンボード２５は、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの出力電圧値が故障に相当する異常値を検知したか否か（例えば上限出力値２．５Ｖを超えているか下限出力値０．０５Ｖを下回っているか否か）を判断する（ステップＳ３）。異常値を検知した場合には、センサ故障と判断し、ロボット制御部５０を通じて駆動輪用モータ７を停止して清掃動作を中止し、表示部２２（表示灯２２ａ、メロディスピーカ２２ｂ）に対して異常信号を送信して清掃ロボット１の動作状態を報知させる（ステップＳ４）。超音波センサ１６ａ〜１６ｃの出力電圧値が故障に相当する異常値を検知しない場合には、表示部２２に対する異常信号はＯＦＦしたまま清掃動作を続行する（ステップＳ５）。
【００５４】
次に、マイコンボード２５は、超音波センサ１６ａ〜１６ｃに温度異常が発生しているか否かを判断する（ステップＳ６）。具体的には、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの出力電圧値が、上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内（例えば０．０５Ｖ〜２．５Ｖ）であるが所定出力電圧値（例えば０．０８Ｖ）を下回った場合には、温度異常が発生したと判断する。このとき、マイコンボード２５は、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの電源を一旦ＯＦＦ状態してから再度ＯＮ状態に戻す再起動を実行する（ステップＳ７：図６参照）。尚、再起動動作中も清掃動作は続行される。超音波センサ１６ａ〜１６ｃの出力電圧値が、センサ検知範囲内であって、所定出力電圧値（例えば０．０８Ｖ）を上回っている場合には、そのまま清掃ロボット１は清掃動作を続行し超音波センサ１６ａ〜１６ｃを動作させて超音波出力を行って以下の障害物の検知動作を行う。
【００５５】
マイコンボード２５は、いずれかの超音波センサ１６ａ〜１６ｃが障害物を検知したか否かを判断する（ステップＳ８）。障害物を検知した場合には障害物検知信号がＯＮとなってロボット制御部５０へ出力される（ステップＳ９）。ロボット制御部５０は、障害物を検知した場合には、前述した清掃ロボット１の回避動作を実行する。また、マイコンボード２５は、障害物を検知しない場合或いは測定範囲外では、障害物検知信号がＯＦＦとなって異常なしと判断し、ステップＳ３以降の検知動作を繰り返す。
このように、清掃ロボット１が清掃動作中に環境温度が急変した場合、超音波センサ１６ａ〜１６ｃの出力値異常が発生することがある。このとき、超音波信号の出力値が上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、マイコンボード２５は超音波センサ１６ａ〜１６ｃの電源を一旦ＯＦＦ状態にしてから再度ＯＮ状態に戻す再起動を行うことで安全性を担保することができる。
【００５６】
次に、清掃ロボット１の清掃動作例について説明する。作業者が、操作部２１に対して電源をＯＮして清掃開始を指示することにより、処理が開始される。清掃ロボット１は停止した状態で、距離計測装置１５が、清掃ロボット１の直進方向を基点として、水平方向に−９０°〜９０°、上下方向に−４０°〜３０°の角度範囲における、距離計測装置１５から５００ｍｍ以内の空間に位置する物体を検知可能な状態となる。また、超音波センサ１６ａ〜１６ｃが起動して所定測定距離以内の物体を検知可能な状態となる。以降、ロボット制御部５０の表示灯２２ａが点灯し、距離計測装置１５によって検知された物体に関する情報を、表示灯２２ａやメロディスピーカ２２ｂを通じて表示する。
【００５７】
ロボット制御部５０は、ブラシ駆動モータ１１を駆動制御し、一定の速度で回転させる。同時に右側駆動輪用モータ７ａ及び左側駆動輪用モータ７ｂを同一の回転量で作動させることで、清掃ロボット１を直進させる。清掃ロボット１は床面を清掃しながら直進走行して障害物の有無を検知する。
【００５８】
具体的には、ロボット制御部５０が、距離計測装置１５、超音波センサ１６ａ〜１６ｃから送信された情報を受信し、図４に示すように、水平方向に−９０°〜９０°の角度範囲及び上下方向に−４０°〜３０°における物体の情報を抽出する。ロボット制御部５０は、前述したように抽出された各物体が障害物であるか否かを判定する。障害物の存在が検知されなければ、右側駆動輪用モータ７ａ及び左側駆動輪用モータ７ｂを同一の回転量で作動させることで、清掃ロボット１を直進させる。このとき、ロボット制御部５０は測域センサ１５ａより検知された床面Ｆより所定高さＨ（例えば５０ｍｍ程度）の仮想面Ｅより下方にある障害物を検知対象から除外する。この結果、例えば床面Ｆからの高さ２５ｍｍ（敷き鉄板の厚さ）以下の段差を距離計測装置１５が検知することはなく、例えば、敷き鉄板の吊り孔が存在し、前輪キャスター５が落ち込んだとてもロボット本体２の底部に設けられたボールキャスター９がロボット本体２を支持し、敷き鉄板どうしの段差や傾斜部が進行方向斜め前方から近づいたとしてもボールキャスター９により段差面に乗り上げ乗り越えるため、ロボット本体２が走行面に接触してロックすることはなく、敷き鉄板の厚さに相当する最大高さ２５ｍｍ以下の段差を乗り越えて走行しながら清掃動作を継続することができる。
【００５９】
ロボット制御部５０は、少なくとも測域センサ１５ａ又は超音波センサ１６ａ〜１６ｃのいずれかから障害物検知の情報が送信された場合は、計測結果を基に、障害物を回避するように進行方向を決定する。例えば、障害物に対する、直進方向右側の距離が、左側の距離よりも短くなっている場合においては、清掃ロボット１が障害物に対して、斜め方向右側から接近していると判断し、左側に曲がって障害物を回避するように、走行動作を制御する。具体的には、左側駆動輪用モータ７ｂの回転量より右側駆動輪用モータ７ａの回転量を増やすことにより清掃ロボット１を左旋回させて方向転換させ、障害物を回避する。
【００６０】
また、ロボット制御部５０は、従動輪用前方落下防止センサ１９、駆動輪用前方落下防止センサ２０ａ及び駆動輪用後方落下防止センサ２０ｂのいずれかがＯＮ状態を検知すると、ロボット本体２の進行方向への走行動作を停止させ、駆動輪６の駆動方向を転換させることが好ましい。これにより、清掃ロボット１の進行方向前方若しくは後方に開口又は孔等が存在するため、走行動作を一旦停止させて右側駆動輪用モータ７ａ及び左側駆動輪用モータ７ｂを逆回転させて清掃ロボット１を後退させ落下事故を未然に防止することができる。
【００６１】
また、ロボット制御部５０は、少なくとも従動輪用前方落下センサ１９若しくは駆動輪用前方落下防止センサ２０ａのいずれかと駆動輪用後方落下防止センサ２０ｂが共にＯＮ状態となると、駆動輪用モータ７、ブラシ駆動モータ１１の駆動を停止させて清掃動作を中止する。このように、ロボット本体２の前進方向及び後退方向の落下防止センサが共にＯＮ状態となると、誤検知を生ずる床面状態、例えば、床面が光沢の大きい床材（例えば光沢金属材、光沢樹脂材等）であって、乱反射して落下防止センサ１９，２０ａ，２０ｂの出力が小さくなる場合や、ロボット本体２の前後方向共に段差等が迫った異常事態と判断される。
このような異常事態を検知すると、ロボット本体２の走行を停止させて清掃動作を中止することで、開口等が存在しないにもかかわらず誤検知による回避動作を繰り返すなどの誤動作が発生することはなく、ロボット本体２の段差下等への落下も未然に防ぐことができ、フェイルセーフ機能を持たせることができる。
【００６２】
ロボット制御部５０は、予め設定された一定の時間が処理開始から経過した時点で、清掃が完了したと判断する。清掃が完了したと判断した場合には、処理を終了して清掃ロボット１の自動運転停止を停止する。このとき清掃ロボット１の電源はＯＮ状態にあるので、充電場所への移動やレンタル回収用の移動等必要に応じて手動運転することができる。清掃が完了していないと判断した場合には、清掃動作及び障害物検知処理を繰り返す。尚、リチウムイオンバッテリー２４の容量が例えば残り２０％以下となった場合に清掃動作を停止するようにしてもよい。これにより、節電により可能な限り長い時間、清掃することが可能となる。
【００６３】
上述したように、ロボット制御部５０は、測域センサ１５ａによる反射光から得られる検知信号のうち床面から所定高さで形成される仮想面Ｅより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することで、走行手段により乗り越え可能な所定高さの障害物（段差部や傾斜部等）を逐一回避動作することなく清掃作業を継続することができる。
【００６４】
また、平坦な床面Ｆに連続して傾斜角δで傾斜する床面Ｆ´がロボット本体２の手前側より前方方向に連続していたとしても、平坦な仮想面Ｅ１とこれに傾斜角δで連なる仮想面Ｅ２より高さが低いエリアを検知対象より外しているため、走行手段の登坂能力の範囲で傾斜面を乗り越えて清掃作業を継続することができる。傾斜角δの値は、走行手段の登坂能力との関係で任意に設定することができる。
【００６５】
以上説明したように、建設現場等における床面Ｆに存在する多様な障害物を広くかつ死角の少ない検知を可能とし、乗り越え可能な所定高さの障害物を障害物とみなさないことで清掃動作を継続でき、また環境温度に依存する超音波センサ１６の誤検知を防止した清掃ロボット１を提供することができる。
【００６６】
なお、本発明の清掃ロボット１は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の様々な変形例が考えられる。例えば、上記実施形態においては、ゴミ等は回転ブラシ１０で絡め捕られた後にホッパ１２内に格納されるのみであるが、真空モータを設置してゴミ等を吸引するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態においては、距離計測装置１５の検知範囲を水平方向に−９０°〜９０°の角度範囲における物体の情報を、距離計測装置１５から受信した情報から抽出しているが、検知可能角度２７０°の範囲内で他の角度であっても構わない。
また、距離計測装置１５は、出射する光が、上方向３０°から下方向４０°の範囲で上下方向に回動するように制御されているが、回動範囲はこれに限定されるものではなく、距離計測装置１５を覆う外側筐体（ロボット本体２）を障害物であると誤って認識しない角度であれば、より大きな他の角度であっても構わない。或いは、距離計測装置１５が特定の障害物（例えばコーンバー）検出用の高さ位置に設けられた場合においては、上方向回転角度は３０°より小さな値であっても構わない。また、距離計測装置１５が計測可能な床面Ｆからの高さＨの仮想面Ｅは、高さ５０ｍｍに限らず、乗り越え可能な障害物の高さに応じてそれより小さくても大きくてもよい。
また、上記実施形態においては、距離計測装置１５から出射する光の水平方向の往復頻度は１秒間に１０８１回であり、距離計測装置１５の上下方向の回動頻度は１秒間に１回であったが、他の値であっても構わないのは言うまでもない。
【００６８】
また、上記実施形態においては、回転ブラシ１０の回転速度は一定となるように、ロボット制御部５０によって制御されているが、これに限られない。例えば、障害物が粉塵と判断した場合においては、清掃中の場所は粉塵が床面に多く散乱していると推測して、回転ブラシ１０の回転速度を上昇させ、粉塵の回収効率を高めてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  清掃ロボット  ２  ロボット本体  ２ａ  支持部  ２ｂ  バンパー  ３  走行手段  ４  清掃手段  ５  前輪キャスター  ５ａ  支持軸部  ６  駆動輪  ７  駆動輪用モータ  ７ａ  右側駆動輪用モータ  ７ｂ  左側駆動輪用モータ  ８  タイミングベルト  ９  ボールキャスター  １０  回転ブラシ（清掃ブラシ）  １１  ブラシ駆動モータ  １２  ホッパ  １３  補助ブラシ  １４  遮蔽板  １５  距離計測装置  １５ａ  測域センサ  １５ｂ  回転動作部  １５ｃ  上下首振りモータ  １５ｄ  モータ軸  １６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  超音波センサ  １６ｄ  取付板  １７  リミットスイッチ  １７ａ  検知バー  １８  バンパーセンサ  １９  従動輪用前方落下防止センサ  ２０ａ  駆動輪用前方落下防止センサ  ２０ｂ  駆動輪用後方落下防止センサ  ２１  操作部  ２１ａ  操作パネル  ２１ｂ  有線リモコン装置  ２２  表示部  ２２ａ  表示灯  ２２ｂ  メロディスピーカ  ２３  充電器  ２４  リチウムイオンバッテリー  ２５  マイコンボード  ３０  障害物  ５０  ロボット制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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