【手続補正書】
【提出日】平成17年1月19日(2005.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  自走式機器およびそのプログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】  制御手段と、本体を移動走行させる走行手段と、右側面の距離を測定するための右距離測定手段と、左側面の距離を測定するための左距離測定手段から成り、制御手段は右距離測定手段と左距離測定手段での測定内容に応じてそのまま進行方向に前進するかどうかを決定する自走式機器。
【請求項２】 制御手段は、右距離測定手段と左距離測定手段での測定内容に応じてそのまま進行方向に前進できないと決定した場合には、右距離測定手段で測定した右距離または左距離測定手段で測定した左距離のいずれかが所定値以上になるまで後退し方向転換する請求項１記載の自走式機器。
【請求項３】  方向転換の方法は、その時の走行パターンに応じて決定する請求項２記載の自走式機器。
【請求項４】  本体の走行方向を検出する走行方向検知手段を備え、走行パターンが外周走行時の方向転換の方法は、少なくとも所定角度以上方向転換を行う請求項３記載の自走式機器。
【請求項５】  前距離測定手段と本体の走行方向を検出する走行方向検知手段を備え、制御手段は前距離測定手段と右距離測定手段と左距離測定手段での測定内容に応じて、後退するか逆方向転換するかを決定する請求項１〜４のいずれか１項記載の自走式機器。
【請求項６】  後方の障害物を検知するための後距離測定手段を備え、後退中に障害物検知してそれ以上後退できなくなった時には、所定の時間内は待機して前記後退準備動作を継続し、所定の時間経過後は制御手段が異常として走行停止する請求項１〜５のいずれか１項記載の自走式機器。
【請求項７】  熱検知手段を備え、熱検知手段での検知内容に応じて閾値を決定する請求項１〜６のいずれか１項記載の自走式機器。
【請求項８】  閾値記憶手段を備え、進行方向へ前進するかどうかの閾値または方向転換するかどうかの閾値を予め記憶することができ、またそれを変更記憶することができるようにした請求項１〜７のいずれか１項記載の自走式機器。
【請求項９】  閾値記憶手段は、測定中の値を閾値として記憶することができるようにした請求項８記載の自走式機器。
【請求項１０】  コンピュータを請求項１〜９のいずれか１項記載の自走式機器の全てもしくはその一部として機能させるための、自走式機器のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の介助なしに自立して走行する自走式機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の自走式機器では、袋小路へはまり込んでしまうことを回避するために、袋小路の前に反射板やマーカーや磁気テープ等を貼り付けて回避させたり、前方距離測定手段を備え、前方障害物を見つけると円形本体を回転させて回避してランダムに走行し、またバンパーに当てて回避しながら抜け出るものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射板やマーカーや磁気テープ等を貼り付ける場合、各段差箇所に貼り付ける必要があり、汚れて検知精度が低下するという問題点を有していた。また、障害物を回避しての円形本体の回転でのランダム走行とバンパー回避では、走行できない領域が多く出たり、スムースに袋小路から出られないという問題点を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用者に反射板やマーカー等を貼り付ける手間をかけることなく、簡単な構成で、狭い袋小路や通路には入らず、しかもやや幅の広い袋小路に入ったとしてもスムースに走行できる自走式機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制御手段と、本体を移動走行させる走行手段と、右側面の距離を測定するための右距離測定手段と、左側面の距離を測定するための左距離測定手段から成り、制御手段は右距離測定手段と左距離測定手段での測定内容に応じてそのまま進行方向に前進するかどうかを決定し、閾値未満では前進をやめ方向転換し、前距離測定手段を加えて、前距離との関係で後退するかその場で方向転換するか決定し、距離の閾値は熱検知手段での検知内容に応じて変更する構成として、使用者に反射板やマーカー等を貼り付ける手間をかけることなく、簡単な構成で、狭い袋小路や通路には入らず、しかもやや幅の広い袋小路に入ったとしてもスムースに安全走行できる自走式機器を提供することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、制御手段と、本体を移動走行させる走行手段と、右側面の距離を測定するための右距離測定手段と、左側面の距離を測定するための左距離測定手段から成り、制御手段は右距離測定手段と左距離測定手段での測定内容に応じてそのまま進行方向に前進するかどうかを決定する構成として、使用者に反射板やマーカー等を貼り付ける手間をかけることなく、簡単な構成で、自動的に袋小路や通路を回避できる自走式機器としている。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、特に、制御手段は、右距離測定手段と左距離測定手段での測定内容に応じてそのまま進行方向に前進できないと決定した場合には、右距離測定手段で測定した右距離または左距離測定手段で測定した左距離のいずれかが所定値以上になるまで後退し方向転換する構成として、狭い袋小路や通路の入り口に頭を突っ込んだとしても出てきて、入っていかない自走式機器としている。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、特に、方向転換の方法は、その時の走行パターンに応じて決定する構成として、袋小路や通路を回避した後の動作が通常走行動作と円滑にリンクする自走式機器としている。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、特に、本体の走行方向を検出する走行方向検知手段を備え、走行パターンが外周走行時の方向転換の方法は、少なくとも所定角度以上方向転換を行う構成として、回避した袋小路や通路へ再び頭を突っ込んで、行ったり来たりせずに、狭い袋小路や通路を回避した後の動作が通常走行動作と円滑にリンクする自走式機器としている。
【００１０】
請求項５に記載した発明は、特に、前距離測定手段と本体の走行方向を検出する走行方向検知手段を備え、制御手段は前距離測定手段と右距離測定手段と左距離測定手段での測定内容に応じて、後退するか逆方向転換するかを決定する構成として、やや幅のある袋小路に入った場合でも場合に応じてスムースに自走式機器としている。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、特に、後方の障害物を検知するための後距離測定手段を備え、後退中に障害物検知してそれ以上後退できなくなった時には、所定の時間内は待機して前記後退準備動作を継続し、所定の時間経過後は制御手段が異常として走行停止する構成として、無駄な探索により電源消費させず、しかも途中で障害物が取り除かれた場合にも対応できる自走式機器としている。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、特に、熱検知手段を備え、熱検知手段での検知内容に応じて閾値を決定する構成として、安全に狭い袋小路や通路を回避できる自走式機器としている。
【００１３】
請求項８に記載した発明は、特に、閾値記憶手段を備え、進行方向へ前進するかどうかの閾値または方向転換するかどうかの閾値を予め記憶することができ、またそれを変更記憶することができる構成として、機器本体の個体差等に対応して設定できる自走式機器としている。
【００１４】
請求項９に記載した発明は、特に、閾値記憶手段は、測定中の値を閾値として記憶することができる構成として、実物量を機器に覚えこませて設定できる自走式機器としている。
【００１５】
請求項１０に記載した発明は、特に、コンピュータを請求項１〜１０のいずれか１項記載の自走式機器の全てもしくはその一部として機能させるためのプログラムとする構成として、コンピュータを請求項１〜９のいずれか１項記載の自走式機器の全てもしくはその一部として機能させることで、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走式機器の全てもしくはその一部を容易に実現することができる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例の構成を示すブロック図である。１は自走式機器の本体、２ａ、２ｂは走行手段を構成する左駆動輪と右駆動輪、３ａ、３ｂは同じく走行手段を構成する左モータと右モータ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは前方、左方、右方、後方の障害物との距離を測定するための距離測定手段である測距センサ、５は制御手段、６は制御手段を構成し左測距センサ４ａと右測距センサ４ｂの距離を設定された閾値未満かどうか判定する左右距離判定部、７は左右距離判定部の判定に応じて回避方法を決定するための回避方法決定部である。
【００１７】
以下、本実施例の動作について、図２の走行図を用いて説明する。まず、部屋８について、本体１が部屋の外周を走行中、部屋８の壁面と障害物９との間にある狭い袋小路のところまで来たとする。常時左右距離判定部６では、左測距センサと右測距センサの値を入力しその合計を算出しており、袋小路の入り口で左検知距離１０と右検知距離１１の合計値が閾値（本実施例では１０ｃｍ）未満であることを判定する。左検知距離１０と右検知距離１１の合計値が閾値未満であることを判定した左右距離判定部６は、回避方法決定部７へその旨を出力する。回避方法決定部７は、現在の進行方向への前進をやめることを決定し、制御手段５は、左モータ３ａと右モータ３ｂを停止し、その後に袋小路回避走行を行う。もし、左検知距離１０と右検知距離１１の合計値が閾値（本実施例では１０ｃｍ）未満でない時には、制御手段５は、その方向への前進を継続し、本体１は袋小路へ入っていく。
【００１８】
尚、本実施例では、左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃを各々１ヶ所としたが、本体１の左側面と右側面の各々に複数ヶ所配して、その最小値等の代表値を用いるようにしてもかまわないし、これら複数のセンサのうちのいくつかのセンサについて代表値を用いるようにしてもかまわない。
【００１９】
以上のように本実施例によれば、左右距離判定部６により左右幅が常時計測されるので、その袋小路入り口に対して本体１が右寄りにいるか左寄りにいるかは関係なく、常に袋小路幅が評価されるので、袋小路への入り口の幅での本体位置とは無関係に、自動的に狭い袋小路や通路には入って行かない自走式機器を実現するものである。
【００２０】
以上のように本実施例によれば、使用者に反射板やマーカー等を貼り付ける手間をかけることなく、簡単な構成で、自動的に袋小路や通路を回避できる自走式機器を実現するものである。
【００２１】
（実施例２）
次に本発明の第２の実施例について説明する。本実施例の構成を示すブロック図は、実施例１同様の図１で、図３は本実施例の動作の流れを示すフローチャートである。
【００２２】
以下、本実施例の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。まず、制御手段５は、前測距センサ４ａ、左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃ、後測距センサ４ｄを用いて障害物を避けながら外周走行を行う（ステップ１）。外周走行中に、左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃで測定した距離の合計が閾値（本実施例では１０ｃｍ）未満の時、一旦停止後、左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃのいずれかの距離が閾値以上になるまで後退を行い、狭い通路から抜け出てくる。（ステップ２〜６）。
【００２３】
次に、左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃは、本体１の先頭部分からやや後に取り付けてあるので、その分を後退して後の回避をスムースにするために、さらに０．５秒間余分に後退する（ステップ７、８）。
【００２４】
次に、方向転換を開始し、前測距センサ４ａで障害物を検知しなくなれば、前進後、外周走行に戻る（ステップ９〜１１）。ステップ４で後退できない場合は、所定時間内は後退できるまで待つ。
【００２５】
尚、本実施例では、ステップ７、８での処理を設けたが、設けなくてもかまわない。また、０．５秒間としたが、時間も任意としてかまわないし、別途、走行距離検知手段を設けて管理してもかまわない。
【００２６】
また、本実施例では、障害物を避けながら外周走行を行うのに、制御手段５が後測距センサ４ｄの情報を用いた例で説明したが、後退するのに後測距センサ４ｄは必須のものではないため、後測距センサ４ｄが無い場合でも、本実施例で説明した動作を同様に行うことができるものである。
【００２７】
（実施例３）
次に本発明の第３の実施例について説明する。本実施例の構成を示すブロック図は、実施例１同様の図１である。図３、図４は本実施例の動作の流れを示すフローチャートであり、図４のフローチャートは、図３のフローチャートのステップ９の内容の詳細を示したものである。
【００２８】
以下、本実施例の動作について、図３、図４のフローチャートを用いて説明する。左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃが閾値未満で後退する動作は、実施例２と同様である。
【００２９】
まず、部屋８の外周を走行する外周走行であれば、小刻みな回転、即ち、左モータ３ａと右モータ３ｂのスピード差を少なくして回転を行う（ステップ１４、１５）。もし、部屋８の内部を往復走行している時であれば、Ｕターンを行う（ステップ１６、１７）。
【００３０】
尚、本実施例では、Ｕターンは、所定角度回転後、直進して、残りの角度回転して逆方向へ戻るようにしたが、一気にＵターンを行うようにしてもかまわない。また、ターン中に左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃが閾値未満を検知した時には、後退後にターンの残りを行うようにしてもかまわない。
【００３１】
また、いずれの走行パターンも後退してから方向転換を行うようにしたが、走行パターンによっては、後退なしで方向転換するようにしてもかまわないし、後退方法も真っ直ぐ後退するだけでなく、走行パターンに応じて後退方法を変えてもかまわない。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、狭い袋小路や通路を回避した後の動作が通常走行動作と円滑にリンクする自走式機器を実現するものである。
【００３３】
（実施例４）
次に本発明の第４の実施例について説明する。本実施例の構成を示すブロック図は、図５である。図１の構成に加えて、走行方向検知手段１２を備えている。本実施例の動作の流れを示すフローチャートは、実施例３、実施例４同様の図３である。
【００３４】
以下、本実施例の動作について説明する。ステップ９の方向転換に於いて、外周走行時は、走行方向検知手段１２で、まず方向転換開始時から２０°以上の方向転換を行う。次に、その時点で前距離センサ４ａで障害物を検知していなければ、そこでステップ１１に進み、前進する。前距離センサ４ａで障害物を検知している場合は、前距離センサ４ａで障害物を検知しなくなるまで方向転換を継続する（ステップ９、１０、１２）。
【００３５】
尚、本実施例では、方向転換開始時から２０°以上としたが、方向転換後に外周走行に戻った時点で再び狭い袋小路や通路に入り込まない角度であれば、任意の角度としてかまわない。
【００３６】
以上のように本実施例によれば、回避した袋小路や通路へ再び頭を突っ込んで、行ったり来たりせずに、狭い袋小路や通路を回避した後の動作が通常走行動作と円滑にリンクする自走式機器を実現するものである。
【００３７】
（実施例５）
以下本発明の第５の実施例について説明する。図６は本実施例の構成を示すブロック図である。図１の構成に加えて、前測距センサ４ａの距離を設定された閾値未満かどうか判定する前距離判定部１３を備えている。回避方法決定部７では、前距離判定部１３と左右距離判定部６の判定に応じて回避方法を決定する。図７は、本実施例の走行図である。１４は前検知距離である。
【００３８】
以下、本実施例の動作について、図７の走行図を用いて説明する。まず、部屋８について、本体１が部屋の外周を走行中、部屋８の壁面と障害物９との間にあるやや広めの袋小路のところまで来たとする。広い袋小路の奥で前距離判定部１３で閾値（本実施例では５ｃｍ）未満であることを判定した時、まず回避方法決定部７は、現在の進行方向への前進をやめることを決定する。
【００３９】
さらに左右距離判定部６で、左検知距離１０と右検知距離１１の合計値が閾値（本実施例では２０ｃｍ）未満であることを判定する。その時に、回避方法決定部７は、後退を行うことを決定し、制御手段５は、左モータ３ａと右モータ３ｂを停止し、その後に後退走行を行う。もし、左検知距離１０と右検知距離１１の合計値が閾値以上（本実施例では２０ｃｍ）で第２の閾値（本実施例では３０ｃｍ）未満の時には、制御手段５は、回転による方向転換を行うことを決定し、制御手段５は、左モータ３ａと右モータ３ｂ停止し、その後に逆方向に向くまで１８０°回転を行った後、前進走行させる。左検知距離１０と右検知距離１１の合計値が第２の閾値（本実施例では３０ｃｍ）以上の時には、制御手段５は、通常走行時の動作で外周走行を行うことを決定し、制御手段５は、左モータ３ａと右モータ３ｂを外周走行時の走行動作を行う。
【００４０】
尚、本実施例では、前測距センサ４ｃを１ヶ所としたが、本体１の前面に複数ヶ所配して、その最小値等の代表値を用いるようにしてもかまわないし、これら複数のセンサのうちのいくつかのセンサについて代表値を用いるようにしてもかまわない。
【００４１】
さらに、左右距離判定部６での判定は、左検知距離１０と右検知距離１１の合計値について判定したが、左検知距離１０と右検知距離１１の各々について判定して、方向転換する際のどちらの方向へ向けて方向転換を始めるかの方向判断や、回転による方向転換前に幅の真ん中に来るような後退走行を行わせてもかまわない。
【００４２】
以上のように本実施例によれば、やや幅のある袋小路に入った場合でも場合に応じてスムースに自走式機器自走式機器を実現するものである。
【００４３】
（実施例６）
次に本発明の第６の実施例について説明する。本実施例の構成を示すブロック図は、実施例５同様の図６である。本実施例の動作の基本の流れを示すフローチャートは実施例２同様の図３である。
【００４４】
まず、左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃが閾値未満で後退する動作は、実施例２と同様である。左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃで測定した距離の合計が閾値（本実施例では１０ｃｍ）未満の時に、一旦停止後、左測距センサ４ｂ、右測距センサ４ｃのいずれかの距離が閾値以上になるまで後退を行うが、後測距センサ４ｄが障害物を検知し、ステップ４で後退できない場合は、所定時間内（本実施例では１分間）は後退できるまで待つ。この後退中に障害物を検知しての待機動作は、実施例２での動作でも実施例５の動作でも共通に行う。
【００４５】
以上のように本実施例によれば、無駄な探索により電源消費させず、しかも途中で障害物が取り除かれた場合にも対応できる自走式機器を実現するものである。
【００４６】
（実施例７）
次に本発明の第７の実施例について説明する。本実施例の構成を示すブロック図は、図８である。図６の構成に加えて、周囲の熱を検知するための熱検知手段１５、各測距センサの閾値を熱検知手段１５の検知内容に応じて補正するための閾値熱補正部１６、計時手段１７から構成される。
【００４７】
以下、本実施例の動作について、図７の走行図を用いて説明する。狭い通路に入って行かない動作や、やや広めの袋小路の行き止まりで回避する動作は、実施例２や実施例５と同様である。通常走行中あるいは袋小路等の回避動作中に、熱検知手段１５で所定温度以上の熱を検知した場合には、各々の実施例で使用している閾値を、閾値熱補正部１６で補正し、所定温度以上の熱を検知する前の閾値よりも遠い距離値に補正を行う。同時に、計時手段１７をスタートさせ、所定温度以上の熱を検知しなくなっても所定時間経過するまでは、この閾値熱補正部１６での補正を有効にしておく。
【００４８】
尚、本実施例では、熱検知手段１５を前方に１箇所設けたが、複数設けてもかまわない。複数設けた場合は１つでも所定温度以上を検知した場合に、閾値熱補正部１６での補正を有効にしてもかまわないし、該当する面で検知した時のみその面の閾値を補正するようにしてもかまわない。
【００４９】
さらに、本実施例では、所定温度以上かどうかで閾値熱補正部１６を有効にするかどうかとしたが、熱に応じた補正を常時行うようにしてもかまわない。
【００５０】
また、本実施例では、所定温度以上の温度を検知後は、所定温度以上の温度を検知しなくなっても一定時間は閾値熱補正部１６での補正を有効にしたが、設けなくても良いが、設けた方がより安全である。時間は任意としてかまわない。
【００５１】
以上のように本実施例によれば、安全に狭い袋小路や通路を回避できる自走式機器を実現するものである。
【００５２】
（実施例８）
次に本発明の第８の実施例について説明する。本実施例の構成を示すブロック図は、図９である。図８の構成に加えて、閾値記憶手段１８、操作部１９を備えている。
【００５３】
狭い通路に入って行かない動作や、やや広めの袋小路の行き止まりで回避する動作を行うための各測距センサの閾値として使用する値や、閾値熱補正部で補正する値について操作部１９で操作し、その値を記憶させることができる。
【００５４】
尚、本実施例では、本体１の操作部１９を用いて記憶、確認できるようにしたが、別途専用の書き込み冶具により書き込みを行って実装するようにしてもかまわない。また、各々のセンサについて記憶できるようにしたが、一部のセンサのみについて記憶できるようにしてもかまわない。また、閾値熱補正部１６で補正する値については、所定温度以上の熱検知時の絶対値としても良いし、検知しない場合との相対値としてもかまわない。
【００５５】
以上のように本実施例によれば、測距センサそのものの個体差や本体１への取り付け位置ずれ等に対応して、検知したい閾値を設定できる自走式機器を実現するものである。
【００５６】
（実施例９）
次に本発明の第９の実施例について説明する。本実施例の構成を示すブロック図は、実施例８同様の図９である。
【００５７】
本実施例では、実施例８のように狭い通路に入って行かない動作や、やや広めの袋小路の行き止まりで回避する動作を行うための各測距センサの閾値として使用する値や、閾値熱補正部で補正する値について操作部１９で操作し、その値を記憶させることができるだけなく、操作部１９で測定スイッチを用意して各測距センサの現在検知している値を測定し表示できるようにしている。測定後、記憶スイッチを押すとその値を閾値として記憶する。即ち、入って行かない狭い通路や、後退や逆方向転換で回避すべきやや広めの袋小路の行き止まりの実物でその閾値を覚えこませることができる。
【００５８】
以上のように本実施例によれば、検知したい閾値を実物量を機器に覚えこませて設定できる自走式機器を実現するものである。
【００５９】
（実施例１０）
次に本発明の第１０の実施例について図１を用いて説明する。本実施例は、コンピュータを、制御手段５の全てもしくは一部として機能させるためのプログラムとする構成として、コンピュータを全てもしくは一部として機能させるものである。
【００６０】
以上のように本実施例によれば、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走式機器の全てもしくは一部を容易に実現することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜１０に記載の発明によれば、使用者に反射板やマーカー等を貼り付ける手間をかけることなく、簡単な構成で、狭い袋小路や通路には入らず、しかもやや幅の広い袋小路に入ったとしてもスムースに安全走行できる自走式機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１、第２の実施例である自走式機器の構成を示すブロック図
【図２】
同、第１の実施例である自走式機器の走行図
【図３】
同、第２、第３、第６の実施例である自走式機器の動作を示すフローチャート
【図４】
同、第３の実施例である自走式機器の動作を示すフローチャート
【図５】
同、第４の実施例である自走式機器の構成を示すブロック図
【図６】
同、第５の実施例である自走式機器の構成を示すブロック図
【図７】
同、第５、第６の実施例である自走式機器の走行図
【図８】
同、第７の実施例である自走式機器の構成を示すブロック図
【図９】
同、第８、第９の実施例である自走式機器の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１  本体
２ａ  左駆動輪
２ｂ  右駆動輪
３ａ  左モータ
３ｂ  右モータ
４ａ  前測距センサ
４ｂ  左測距センサ
４ｃ  右測距センサ
４ｄ  後測距センサ
５  制御手段
６  左右距離判定部
７  回避方法決定部
８  部屋
９  障害物
１０  左検知距離
１１  右検知距離
１２  走行方向検知手段
１３  前距離判定部
１４  前検知距離
１５  熱検知手段
１６  閾値熱補正部
１７  計時手段
１８  閾値記憶手段
１９  操作部