【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
【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、少なくとも前下方または斜め前下方までの距離により段差を検知する第１の段差検知手段または、後下方または斜め後下方までの距離により段差を検知する第２の段差検知手段から成り、制御手段は第１の段差検知手段または第２の段差検知手段での検知内容に応じて前記段差を回避する動作を決定し走行制御を行う自走式機器。
【請求項２】  第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値は、凸段差と凹段差のいずれか一方または両方について、絶対値とした請求項１記載の自走式機器。
【請求項３】  基準値記憶手段を備え、第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値は、凸段差と凹段差のいずれか一方または両方について、基準面との相対値とした請求項１記載の自走式機器。
【請求項４】  第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値は、凸段差と凹段差のいずれか一方または両方について、所定時間内の変化量がある所定値を超えた時とする請求項１記載の自走式機器。
【請求項５】  段差検知閾値記憶手段を備え、前記段差検知閾値記憶手段は、第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値を、そのまま又は変更して記憶する請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項６】  段差検知閾値記憶手段は、測定中の値を、第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値として記憶する請求項５記載の自走式機器。
【請求項７】  第１の段差検知手段と第２の段差検知手段とで、それぞれ少なくとも１つ以上の、凸段差または凹段差を検知した時に、回転による本体の方向転換を行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項８】  第１の段差検知手段と第２の段差検知手段とで、それぞれ少なくとも１つ以上の、凸段差または凹段差を検知した時に、制御手段が異常として本体の走行を停止する請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項９】  報知手段を設け、第１の段差検知手段と第２の段差検知手段とで、それぞれ少なくとも１つ以上の凹段差を検知した時に、持ち上げ異常として報知する請求項８記載の自走式機器。
【請求項１０】  第１の段差検知手段のみで段差を検知した時に、本体を方向転換又は本体を後退して方向転換し、第２の段差検知手段のみで段差を検知した時に、本体を前進させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項１１】  段差を検知した時に、前記段差を回避する方法は、段差検知時の走行パターンに応じて決定する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項１２】  計時手段と、本体を前進または後退させる所定のリミット時間を設け、前記計時手段が前記所定のリミット時間を計時する請求項１０に記載の自走式機器。
【請求項１３】  距離計測手段と、本体を前進または後退させる所定のリミット距離を設け、前記距離計測手段は前記所定のリミット距離を計測する請求項１０に記載の自走式機器。
【請求項１４】  少なくとも前方または後方の障害物を検知するための障害物検知手段と、本体の走行方向を検出する走行方向検知手段を備え、本体が前進中または後退中に障害物を検知してそれ以上進めなくなった時は、障害物がない方向を探してその方向へ方向転換する請求項１０、１２、１３のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項１５】  周囲のいずれにも本体を進める方向がない場合、所定の時間内、待機しながら障害物がない方向を探す動作を継続し、所定の時間経過後も本体を進める方向がない場合は、制御手段が異常として本体の走行を停止する請求項１４に記載の自走式機器。
【請求項１６】  リミット記憶手段を備え、前進するリミット時間、後退するリミット時間、待機して障害物のない方向を探すリミット時間の少なくとも１つ以上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１０、１２、１３、１５のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項１７】  コンピュータを請求項１〜１６のいずれか１項記載の自走式機器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。
【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、段差を回避するために、反射板やマーカー、磁気を発するマグネットテープ等を段差との境界部分に貼り付けて本体に設けた検知手段で検知させたりするのが一般的であった。
【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る。また貼った反射板やマーカーが汚れて検知精度が低下する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、自動的に段差を回避して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、少なくとも前下方または斜め前下方までの距離により段差を検知する第１の段差検知手段または、後下方または斜め後下方までの距離により段差を検知する第２の段差検知手段から成り、制御手段は第１の段差検知手段または第２の段差検知手段での検知内容に応じて段差を回避する動作を決定し走行制御を行う構成として、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、自動的に段差を回避して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、少なくとも前下方または斜め前下方までの距離により段差を検知する第１の段差検知手段または、後下方または斜め後下方までの距離により段差を検知する第２の段差検知手段から成り、制御手段は第１の段差検知手段または第２の段差検知手段での検知内容に応じて回避動作を決定し走行制御を行う構成として、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、自動的に段差を回避して走行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、第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値は、凸段差と凹段差のいずれか一方または両方について、絶対値とした構成として、検知したい凸段差と凹段差の値を予め容易に設定しておくことができる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、基準値記憶手段を備え、第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値は、凸段差と凹段差のいずれか一方または両方について、基準面との相対値とした構成として、検知したい凸段差と凹段差の値を走行開始時の本体が置かれている面の値を基準値とした段差量として設定でき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、第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値は、凸段差と凹段差のいずれか一方または両方について、所定時間内の変化量がある所定値を超えた時とする構成として、検知したい凸段差と凹段差の値を走行中の本体が置かれている面の値を基準値とした段差量として設定でき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、段差検知閾値記憶手段を備え、第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する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構成として、検知したい凸段差と凹段差の値を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。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、特に、段差検知閾値記憶手段は、測定中の値を第１の段差検知手段または第２の段差検知手段で段差として検知する閾値として記憶することができるようにした構成として、検知したい凸段差と凹段差の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としている。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、特に、少なくとも第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む所定箇所以上で、凸段差または凹段差を検知した時に、回転による方向転換を行う構成として、機器本体が走行継続によって転落やのり上げる危険な段差のあるところでは安全な回避の行え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、少なくとも第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む所定箇所以上で、凸段差または凹段差を検知した時に、制御手段が異常として走行停止する構成として、機器本体が走行継続によって転落やのり上げる危険な段差のあるところでは走行停止する、より安全な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、報知手段を設け、少なくとも第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む所定箇所以上で凹段差を検知した時、持ち上げ異常として報知する構成として、持ち上げスイッチを別途設けることなく使用者に持ち上げ危険を警告す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、第１の段差検知手段のみで段差を検知した時に、方向転換又は後退して方向変換し、第２の段差検知手段のみで段差を検知した時に、前進する構成として、前方向のみにあるいは後方向のみに段差があっても安全な範囲で走行継続できる自走式機器としている。
【００１６】
請求項１１に記載した発明は、特に、段差を検知した時の段差の回避方法は、段差検知時の走行パターンに応じて決定する構成として、段差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。
【００１７】
請求項１２に記載した発明は、特に、計時手段を設け、前進または後退するリミットは、所定の時間とする構成として、簡単な構成で回避のための適切な前進や後退ができる自走式機器としている。
【００１８】
請求項１３に記載した発明は、特に、距離計測手段を設け、前進または後退するリミットは、所定の距離とする構成として、より回避のための精度の高い前進や後退ができる自走式機器としている。
【００１９】
請求項１４に記載した発明は、特に、少なくとも前方または後方の障害物を検知するための障害物検知手段と、本体の走行方向を検出する走行方向検知手段を備え、前進中または後退中に障害物検知してそれ以上進めなくなった時には、障害物がない方向を探してその方向へ方向転換する構成として、走行環境に合わせて回避でき、しかも障害物が取り除かれればその方向へ回避できる自走式機器としている。
【００２０】
請求項１５に記載した発明は、特に、周囲のいずれにも進める方向がない場合は、所定の時間内は待機して探索動作を継続し、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。
【００２１】
請求項１６に記載した発明は、特に、リミット記憶手段を備え、前進するリミット、後退するリミット、待機して障害物のない方向を探す時間リミットの少なくとも１つ以上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構成として、走行環境に合わせて設定可能な自走式機器としている。
【００２２】
請求項１７に記載した発明は、コンピュータを請求項１〜１６のいずれか１項記載の自走式機器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、コンピュータを請求項１〜１６のいずれか１項記載の自走式機器の全てもしくは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一部を容易に実現することができる。
【００２３】
【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、図２は段差用測距センサの取り付け位置及び視野を上部から見た図である。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は前左段差用測距センサ、４ｂは後左段差用測距センサ、４ｃは前右段差用測距センサ、４ｄは後右段差用測距センサ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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、６は制御手段、７は計時手段である。前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄは、各々最高速度で走行中でも転落したり乗り上げて危険な状態になる段差を検知した時点で急ブレーキをかけて間に合うだけ先を測距できるような角度で斜め下方を向けた位置に取り付けている。乗り上げて動けなくなる危険な凸段差の距離と転落して動けなくなる危険凹段差の距離を、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄの各々について予め決めてある。
【００２４】
以下、本実施例の動作について、図３の走行図を用いて説明する。まず、部屋８について、走行開始位置９で走行を開始する。制御手段６は、障害物１０を測距センサ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄで検知して回避しながら、左モータ３ａ、右モータ３ｂの制御を行い部屋７の外周走行を行う。途中、段差検知位置１２で、例えば、階段等の凹段差領域１１を前右段差用測距センサ４ｃのみで段差検知する。制御手段６は、まず左モータ３ａ、右モータ３ｂに対し急ブレーキをかけ走行を停止させ、後退のための左モータ３ａ、右モータ３ｂ制御を行い、計時手段７で所定時間後退させた後、左モータ３ａ、右モータ３ｂに一旦停止制御後、左モータ３ａ、右モータ３ｂの左右のスピード変えて本体が左へ方向転換するよう制御する。その後制御手段６は、通常走行制御を行い外周走行を継続する。段差領域１１がまだ続いている場合は、再度前右段差用測距センサ４ｃのみあるいは前左段差用測距センサ４ａとのいずれか一方又は両方で段差閾値を検知した場合、前記回避動作と通常走行動作を繰り返す。
【００２５】
尚、本実施例では、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄ各々について独立に乗り上げて動けなくなる危険な凸段差の距離と転落して動けなくなる危険凹段差の距離の閾値を設けたが、４つ共通で凸段差や凹段差の閾値を設けてもかまわないし、凸段差あるいは凹段差の一方のみの閾値を設けてもかまわない。
【００２６】
また、凸段差または凹段差について多段階の閾値を設けて各々の閾値に、例えば減速レベルを設定したり、各々のレベルで別の回避動作を行わせるようにしてもかまわない。
【００２７】
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、自動的に段差を回避して走行できる自走式機器を実現するものである。
【００２８】
（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４を用いて検知したい凹段差１４についての閾値決定について説明する。
【００２９】
まず、検知したい凹段差、例えば６ｃｍの段差モデル１４が各センサで検知できる水平面に本体１置く。次に、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄの各々について各々のセンサが検知している絶対値をその凹段差の閾値として決定する。そして、制御手段６は、その値を段差回避動作を行う際の閾値として用いる。以下、凸段差についても同様の決定を行う。
【００３０】
制御手段６は、走行開始後、この決定した絶対値である閾値、即ち凹段差なら閾値以上の値を、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄで検知した時、段差回避動作を行う。
【００３１】
尚、本実施例では、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄ各々について実際の段差を各センサで測定している値を実測して決定したが、個体差等の違いや精度がそれほど要求されていない場合には、取り付け角度や取り付け位置から計算上算出した値を閾値として決定してもかまわない。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、検知したい凸段差と凹段差の値を予め容易に設定しておくことができる自走式機器を実現するものである。
【００３３】
（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、図５で、同時に絨毯が敷き詰められている部屋上を走行する場合の本体位置を示している。図１の構成に加えて基準値記憶手段１６を備えている。
【００３４】
まず、制御手段６は、走行開始する直前に、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄの各々について基準面として現在置かれている面での測定値を、基準値記憶手段１６に記憶する。制御手段６は、走行開始後、基準値記憶手段１６に記憶した基準値と予め測定又は計算で決定した段差相対量から決定される閾値、即ち凹段差なら基準値＋段差相対量以上の値を、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄで検知した時、段差回避動作を行う。
【００３５】
以上のように本実施例によれば、絨毯上を走行する場合のように本体１が自重で沈みこんで通常走行時に見えている水平面が本体走行面より高い位置にある場合等に、検知したい凸段差と凹段差の値を走行中の本体が置かれている面の値を基準値とした段差量として設定できる自走式機器を実現するものである。
【００３６】
（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、実施例１同様の図１である。
【００３７】
まず、制御手段６は、走行中は常に、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄの各々についてその値の変化量をとる。この変化量が予め測定又は計算で決定した段差相対量から決定される閾値、即ち凹段差なら基準値＋段差相対量以上の値を、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄで検知した時、段差回避動作を行う。
【００３８】
以上のように本実施例によれば、検知したい凸段差と凹段差の値を畳上や絨毯上を行き来して走行する場合等、走行中にも基準面が変化する場合にも対応して、本体が置かれている面の値を基準値とした段差量として設定できる自走式機器を実現するものである。
【００３９】
（実施例５）
次に、本発明の第５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６である。図１の構成に加えて、段差検知閾値記憶手段１７、操作部１８を備えている。凸段差または凹段差の閾値として使用する値を、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄの各々について操作部１８で操作し、その値を記憶させることができる。
【００４０】
尚、本実施例では、本体１の操作部１８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。
【００４１】
以上のように本実施例によれば、段差用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、検知したい凸段差と凹段差の値を設定できる自走式機器を実現するものである。
【００４２】
（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。本実施例では、実施例５のように凸段差または凹段差の閾値として使用する値を、前左段差用測距センサ４ａ、後左段差用測距センサ４ｂ、前右段差用測距センサ４ｃ、後右段差用測距センサ４ｄの各々について操作部１８で操作し、その値そのものの数字を記憶させることができだけでなく、操作部１８で測定スイッチを用意して現在各段差用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。
【００４３】
以上のように本実施例によれば、検知したい凸段差と凹段差の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。
【００４４】
（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、実施例５、実施例６同様の図６である。
【００４５】
以下、本実施例の動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。まず、制御手段６は、前測距センサ５ａ、左測距センサ５ｂ、右測距センサ５ｃ、後測距センサ５ｄ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、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれかで凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下で段差を検知し、かつ、後左段差用測距センサ４ｂ又は後右段差用測距センサ４ｄのいずれかで凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下で段差を検知している場合、異常として急ブレーキをかける（ステップ２〜４）。
【００４６】
次に、回転を開始し、前方いずれの段差用測距センサでも凸段差も凹段差も検知しない時に回転をやめて１秒間の前進を行い、通常走行である外周走行に戻る（ステップ６、７）。１周分の時間回転しても、前方のいずれかの段差用測距センサで凸段差または凹段差を検知している時は、回転を止めて、異常として走行停止する（ステップ６、８、９）。
【００４７】
もし、前左段差用測距センサ４ａ、前右段差用測距センサ４ｃ、後左段差用測距センサ４ｂ、後右段差用測距センサ４ｄのいずれも凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下ではない、即ちいずれも段差を検知していない時、外周走行を続行する。前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれか一方または両方で段差を検知しているが、後左段差用測距センサ４ｂと後右段差用測距センサ４ｄのいずれも段差を検知していない場合と、前左段差用測距センサ４ａと前右段差用測距センサ４ｃのいずれも段差検知していないが、後左段差用測距センサ４ｂ又は後右段差用測距センサ４ｄのいずれか一方または両方で段差を検知している場合は、段差回避動作を行う（ステップ２、３、１０、１１、１２）。
【００４８】
尚、本実施例では、第１の段差検知手段である段差検知手段を２箇所、第２の段差検知手段である段差検知手段を２箇所設け、第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む２箇所以上で凸段差または凹段差を検知した時に、制御手段６が回転するようにして段差回避動作を行うようにしたが、各々任意の箇所段差検知手段を設けても良いし、段差検知箇所が第１の段差検知手段と第２の段差検知手段で少なくとも各１箇所検知していれば合計箇所も任意の数としてもかまわない。
【００４９】
また、報知手段として操作部１８を用いて「段差あり」と報知してもかまわない。さらに、回転の１周を時間としたが、角度検知手段を設けて３６０°を計測して１周判断してもかまわない。
【００５０】
以上のように本実施例によれば、少なくとも第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む所定箇所以上で、凸段差または凹段差を検知した時に、制御手段が異常として走行停止する構成として、機器本体が走行継続によって転落やのり上げる危険な段差のあるところでは駆動輪位置を動かさずに安全な回避の行える自走式機器を実現するものである。
【００５１】
（実施例８）
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、実施例５〜７同様の図６である。
【００５２】
以下、本実施例の動作について、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００５３】
まず、制御手段６は、前測距センサ５ａ、左測距センサ５ｂ、右測距センサ５ｃ、後測距センサ５ｄ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、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれかで凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下で段差を検知し、かつ、後左段差用測距センサ４ｂ又は後右段差用測距センサ４ｄのいずれかで凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下で段差を検知している場合、異常として急ブレーキをかけ走行停止する（ステップ２、３、１３）。もし、前左段差用測距センサ４ａ、前右段差用測距センサ４ｃ、後左段差用測距センサ４ｂ、後右段差用測距センサ４ｄのいずれも凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下ではない、即ちいずれも段差を検知していない時、外周走行を続行する。
【００５４】
前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれか一方または両方で段差を検知しているが、後左段差用測距センサ４ｂと後右段差用測距センサ４ｄのいずれも段差を検知していない場合と、前左段差用測距センサ４ａと前右段差用測距センサ４ｃのいずれも段差検知していないが、後左段差用測距センサ４ｂ又は後右段差用測距センサ４ｄのいずれか一方または両方で段差を検知している場合は、段差回避動作を行う（ステップ２、３、１０、１１、１２）。
【００５５】
尚、本実施例では、第１の段差検知手段である段差検知手段を２箇所、第２の段差検知手段である段差検知手段を２箇所設け、第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む２箇所以上で凸段差または凹段差を検知した時に、制御手段６が異常として走行停止するようにしたが、各々任意の箇所段差検知手段を設けても良いし、段差検知箇所が第１の段差検知手段と第２の段差検知手段で少なくとも各１箇所検知していれば合計箇所も任意の数としてもかまわない。
【００５６】
また、報知手段として操作部１８を用いて「段差あり」と報知してもかまわない。
【００５７】
以上のように本実施例によれば、少なくとも第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む所定箇所以上で、凸段差または凹段差を検知した時に、制御手段が異常として走行停止する構成として、機器本体が走行継続によって転落やのり上げる危険な段差のあるところでは走行停止する、より安全な自走式機器を実現するものである。
【００５８】
（実施例９）
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、実施例５〜８同様の図６である。報知手段として操作部１８を用いて表示を行うものである。
【００５９】
以下、本実施例の動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。まず、制御手段６は、前測距センサ５ａ、左測距センサ５ｂ、右測距センサ５ｃ、後測距センサ５ｄ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、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれかで凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下で段差を検知し、かつ、後左段差用測距センサ４ｂ又は後右段差用測距センサ４ｄのいずれかで凹段差閾値以上又は凸段差閾値以下で段差を検知している場合、異常として急ブレーキをかけ走行停止する等の動作は実施例８と同様である。
【００６０】
次に、検知した段差の３箇所以上が凹段差の場合には、「持ち上げ異常」として操作部１８で表示する（ステップ１４、１５）。
【００６１】
尚、本実施例では、異常停止後、検知した段差の３箇所以上が凹段差かどうかチェックしているが最初にチェックをして異常停止や報知を行うようにしてもかまわない。
【００６２】
また、第１の段差検知手段である段差検知手段を２箇所、第２の段差検知手段である段差検知手段を２箇所設け、第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む３箇所以上で凹段差を検知した時に、制御手段６が異常停止や報知を行うようにしたが、各々任意の箇所段差検知手段を設けても良いし、段差検知箇所が第１の段差検知手段と第２の段差検知手段で少なくとも各１箇所検知していれば合計箇所も任意の数としてもかまわない。
【００６３】
以上のように本実施例によれば、少なくとも第１の段差検知手段である１箇所と第２の段差検知手段である１箇所を含む所定箇所以上で凹段差を検知した時、持ち上げ異常として報知する構成として、持ち上げスイッチを別途設けることなく使用者に持ち上げ危険を警告する自走式機器を実現するものである。
【００６４】
（実施例１０）
次に、本発明の第１０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５〜９同様の図６である。
【００６５】
以下、本実施例の動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。異常停止したり、報知したりする動作は、実施例９と同様である。図１０は、図７のフローチャートでステップ１１に示した回避動作の流れを示したものである。
【００６６】
まず、第１の段差検知手段のみで段差を検知した時、即ち、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれか一方または両方のみで凸段差又は凸段差を検知した時には、ステップ１８に進んで以下に述べる回避動作を行う。それ以外、即ち、後左段差用測距センサ４ｂ又は後右段差用測距センサ４ｄのいずれか一方または両方のみで凸段差又は凹段差を検知した時には、ステップ１７に進み、現在前進中でなければ急ブレーキ後に前進し、現在前進中ならそのまま前進を継続する。
【００６７】
ステップ１８に進んだ場合は、現在後退中でなければ急ブレーキ後に後退を開始し、現在後退中なら後退を継続して、後退できれば、後退リミットまで後退する（ステップ１８〜２１）。
【００６８】
次に、進行方向、例えば外周走行が左回りの外周走行であれば、まず左方向へ回転ができるかどうか見て、できるのであれば方向転換リミットまで左回転を行い、できなければ方向転換リミット右回転を行い、外周走行に戻る（ステップ２２〜２５）。
【００６９】
尚、本実施例では、回転を一定リミット毎の時間で行ったが、角度検知手段を設けて一定角度単位（例えば１０°単位）の回転を行うようにしてもかまわない。また、実施例７のように前方に凸段差も凹段差も検知しなくなるまで回転してもかまわない。
【００７０】
以上のように本実施例によれば、前方向のみに段差があっても、あるいは後方向のみに段差があっても、安全な範囲で走行継続できる自走式機器を実現するものである。
【００７１】
（実施例１１）
次に、本発明の第１１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５〜１０同様の図６である。また、前述の図３は、本実施例の１つの走行パターンである外周走行を示した走行図であり、図１１は、本実施例の１つの走行パターンである内部走行を示した走行図である。
【００７２】
まず、第３図で示した外周走行時の走行パターンの場合、実施例１で述べたように、途中、外周走行のターン位置１２で第１の段差検知手段のみで段差を検知した時、即ち、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれか一方または両方のみで凸段差又は凸段差を段差検知した時、制御手段６は急ブレーキをかけ走行を停止させ、計時手段７で所定時間後退させた後、本体が左へ方向転換するよう制御した後、通常走行制御を行い外周走行を継続する。
【００７３】
次に、第１１図で示した内部走行時の走行パターンの場合、途中、段差検知位置１２で第１の段差検知手段のみで段差を検知した時、即ち、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれか一方または両方のみで凸段差又は凸段差を段差検知した時、制御手段６は急ブレーキをかけ走行を停止させ、計時手段７で所定時間後退させた後、この走行のターン方法と同じターンを行うようにして、現在の進行方向である左方向へ走行継続する。
【００７４】
尚、本実施例では、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。
【００７５】
以上のように本実施例によれば、段差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。
【００７６】
（実施例１２）
次に、本発明の第１２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５〜１１同様の図６である。本実施例の動作の流れを示すフローチャートは実施例１０同様の図１０である。
【００７７】
図１０のフローチャートのステップ２０に示した後退リミットとして１秒間という時間を用い、計時手段７により計時するものである。また、ステップ１７では前進としか示していないが、後退同様に１秒間を前進リミットとして計時手段７で１秒計時する。
【００７８】
尚、本実施例では、リミットを１秒としたが、任意の時間としてかまわない。
【００７９】
以上のように本実施例によれば、簡単な構成で回避のための適切な前進や後退ができる自走式機器を実現するものである。
【００８０】
（実施例１３）
次に、本発明の第１３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、実施例図１２である。図６の構成に加えて、距離計測手段１９を設けている。距離計測手段１９では左駆動輪２ａ及び右駆動輪２ｂの回転数から走行距離が検知できるものである。また、本実施例の動作の流れを示すフローチャートは実施例１０、１２同様の図１０である。
【００８１】
図１０のフローチャートのステップ２０に示した後退リミットとして距離２０ｃｍという距離を用い、距離計測手段１９により距離計測するものである。また、ステップ１７では前進としか示していないが、後退同様に２０ｃｍを前進リミットとして距離計測手段１９計時手段７で２０ｃｍ計測する。
【００８２】
尚、本実施例では、リミットを２０ｃｍとしたが、任意の距離としてかまわない。
【００８３】
以上のように本実施例によれば、計時手段７で行う場合にようにスピードで距離が変わることなく、回避のための精度の高い前進や後退を実現できるものである。
【００８４】
（実施例１４）
次に、本発明の第１４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５〜１２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１０、１２、１３同様の図１０である。本実施例は、この第１０図のフローチャートにいくつかの補足動作を行うものである。
【００８５】
まず、第１の段差検知手段のみで段差を検知した時、即ち、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれか一方または両方のみで凸段差又は凸段差を検知した時には、ステップ１８に進んで以下に述べる回避動作を行う。それ以外、即ち、後左段差用測距センサ４ｂ又は後右段差用測距センサ４ｄのいずれか一方または両方のみで凸段差又は凹段差を検知した時には、ステップ１７に進み、現在前進中でなければ急ブレーキ後に前進し、現在前進中ならそのまま前進を継続する。この前進中に、前測距センサ５ａで障害物を検知した場合、前測距センサ５ａで障害物を検知しない方向まで回転による方向転換を行う。
【００８６】
ステップ１８に進んだ場合は、現在後退中でなければ急ブレーキ後に後退を開始し、現在後退中なら後退を継続して、後退できれば、後退リミットまで後退する（ステップ１８〜２１）。後測距センサ５ｄで障害物を検知して後退できない場合は、回転による方向転換を行う（ステップ２２〜２５）。ステップ２５の後で、第１の段差検知手段のみで段差を検知した時、即ち、前左段差用測距センサ４ａ又は前右段差用測距センサ４ｃのいずれでも凸段差又は凸段差を検知しない、かつ、前方の障害物を前測距センサ５ａで障害物を検知しない場合に、前進して通常走行である外周走行に戻る。もし、方向転換した時に前方の障害物を前測距センサ５ａで障害物を検知した場合は、方向転換を継続する。
【００８７】
以上のように本実施例によれば、走行環境に合わせて回避でき、しかも障害物が取り除かれればその方向へ回避できる自走式機器を実現するものである。
【００８８】
（実施例１５）
次に、本発明の第１５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５〜１２、１４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１０、１２〜１４同様の図１０である。本実施例は、この第１０図のフローチャートにいくつかの補足動作を行うものである。
【００８９】
第１の段差検知手段のみか、第２の段差検知手段のみで段差を検知した時に、その回避動作で前進中または後退中に障害物検知してそれ以上進めなくなった時には、障害物がない方向を探してその方向へ方向転換するまでの動作は、実施例１４と同様である。
【００９０】
この際、段差または障害物で周囲のいずれにも進める方向がない場合は、計時手段７で１分間は待機して回転による探索動作を継続し、１分間経過後も段差または障害物で周囲のいずれにも進める方向がない場合は制御手段６が異常として走行停止する。
【００９１】
尚、本実施例では待機時間を１分としたが、任意の時間としてかまわない。また、待機時間中は常時方向転換を行うようにしても良いし、一定時間間隔で方向転換動作を繰り返すようにしても良いし、本体の測距センサでの計測結果に応じて待機時間中の方向転換動作を行うかどうかを決めるようにしてもかまわない。
【００９２】
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。
【００９３】
（実施例１６）
次に、本発明の第１５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１３である。実施例１５のブロック図である図６の構成に加えて、リミット記憶手段２０を備えている。
【００９４】
段差回避動作での前進するリミット（時間または距離）、後退するリミット（時間または距離）、待機して障害物のない方向を探す時間リミットを走行する環境に合わせて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ている。例えば前進するリミットや後退するリミットが時間の場合、絨毯上では抵抗が大きく走行が遅くなる場合が多いので絨毯上を走行するために予め多目の時間を設定することもできる。
【００９５】
尚、本実施例では、前進するリミット（時間または距離）、後退するリミット（時間または距離）、待機して障害物のない方向を探す時間リミット全てを記憶できるようにしたが、いずれを記憶するようにするかは任意である。また、基準値記憶手段１５、段差検知閾値記憶手段１７、リミット記憶手段手段２０を１つの記憶手段にまとめてもかまわない。
【００９６】
以上のように本実施例によれば、走行環境に合わせて設定可能な自走式機器を実現するものである。
【００９７】
（実施例１７）
次に、本発明の第４の実施例について図６を用いて説明する。本実施例は、コンピュータを、制御手段６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。
【００９８】
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。
【００９９】
尚、実施例１から実施例１７の中で、第１、第２の段差検知手段をそれぞれ、本体の前方、後方に設ける説明を行ってきたが、必ずしも本体上で固定する必要は無く、走行（進行）方向に対する前方、後方としても支障無いものである。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、反射板やマーカー等を貼り付ける必要なく、簡単な構成で、作業範囲の広い自走式機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１、第２、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２】
同、第１の実施例である自走式機器の段差用測距センサの取り付け位置及び視野を上部から見た平面図
【図３】
同、第１、第１１の実施例である自走式機器の走行図
【図４】
同、第２の実施例である自走式機器の凹段差の閾値決定方法を示した図
【図５】
同、第３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５〜１２、１４〜１５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７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８】
同、第８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９】
同、第９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１０】
同、第１０、第１２〜１５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１１】
同、第１１の実施例である自走式機器の走行図
【図１２】
同、第１３の実施例である自走式機器の構成を示すブロック図
【図１３】
同、第１６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  前左段差用測距センサ
４ｂ  後左段差用測距センサ
５ａ  前測距センサ
５ｂ  左測距センサ
５ｃ  右測距センサ
５ｄ  後測距センサ
６  制御手段
７  計時手段
８  部屋
９  走行開始位置
１０  障害物
１１  段差領域
１２  段差検知位置
１３  障害物
１４  検知したい凹段差
１５  基準値記憶手段
１６  絨毯
１７  段差検知閾値記憶手段
１８  操作部
１９  距離検知手段
２０  リミット記憶手段手段