(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行手段と操舵手段と走行制御手段と本体発光手段と作業要素を設けた本体部と、前記本体部の移動を外部から監視する監視部と、基地発光手段を有し前記本体部が走行前に待機する基地部を備え、前記監視部には、前記本体部の移動領域および前記基地部の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段が入力した画像から前記本体発光手段および前記基地発光手段の位置を認識する位置認識手段と、前記本体発光手段および前記基地発光手段を点灯または消灯させる信号と前記位置認識手段からの位置関連情報を前記本体部に送信する送信手段とを有し、前記本体部には前記送信手段からの信号を受信する本体受信手段と前記本体発光手段を制御する本体発光制御手段とを有し、前記基地部には前記送信手段からの信号を受信する基地受信手段と前記基地発光手段を制御する基地発光制御手段とを有し、この前記本体発光制御手段および前記基地発光制御手段は共に、各々の前記本体受信手段および基地受信手段が前記送信手段から受信した信号を受けて各々の前記本体発光手段および前記基地発光手段の点灯と消灯を制御するとともに、前記送信手段による前記信号の送信動作に前記本体部発光手段および前記基地発光手段の点灯または消灯動作と前記監視部の画像入力手段の動作とが同期し、前記画像入力手段は前記本体部発光手段および前記基地発光手段がそれぞれ点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データを入力し、前記位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体部発光手段および前記基地発光手段の画像面に対する位置をそれぞれ検出し、この検出した前記本体部発光手段および前記基地発光手段のそれぞれの位置に基いた前記位置関連情報を前記送信手段により前記本体受信手段に送信し、前記走行制御手段は前記本体受信手段からの前記位置関連情報をもとに前記走行手段と前記操舵手段の制御を行い、前記本体部を前記基地部に移動させる移動作業ロボット。
【請求項２】
本体発光制御手段および基地発光制御手段は、本体受信手段と基地受信手段のそれぞれが監視部の送信手段から信号を受信する毎に本体発光手段と基地発光手段のいずれか１つの点灯とすべての消灯を交互に行なうように制御する請求項１記載の移動作業ロボット。
【請求項３】
走行手段と操舵手段と走行制御手段と本体発光手段と作業要素を設けた本体部と、前記本体部の移動を外部から監視する監視部と、前記本体部が走行前に待機する基地部を備え、前記監視部には、前記本体部の移動領域の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段が入力した画像から前記本体発光手段の位置を認識する位置認識手段と、前記本体発光手段を点灯または消灯させる信号と前記位置認識手段からの位置関連情報を前記本体部に送信する送信手段とを有し、前記本体部には前記送信手段からの信号を受信する本体受信手段と前記本体発光手段を制御する本体発光制御手段と、走行前の位置情報を記憶する位置記憶手段を有し、この前記本体発光制御手段は、前記本体受信手段が前記送信手段から受信した信号を受けて前記本体発光手段の点灯と消灯を制御するとともに、前記送信手段による前記信号の送信動作に前記本体部発光手段の点灯または消灯動作と前記監視部の画像入力手段の動作とが同期し、前記画像入力手段は前記本体部発光手段が点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データを入力し、前記位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体部発光手段の画像面に対する位置を検出し、前記本体走行前の前記基地部に待機した状態の基準位置を前記本体の位置記憶手段に記憶させ、この記憶した基準位置と前記本体部発光手段の位置との比較に基いた前記位置関連情報を前記送信手段により前記本体受信手段に送信し、前記走行制御手段は前記本体受信手段からの前記位置関連情報をもとに前記走行手段と前記操舵手段の制御を行い、前記本体部を前記基地部に移動させる移動作業ロボット。
【請求項４】
本体発光制御手段は、本体受信手段が監視部の送信手段から信号を受信する毎に本体発光手段の点灯と消灯を交互に行なうように制御する請求項３に記載の移動作業ロボット。
【請求項５】
監視部と基地部を一体的に設けた請求項３または４に記載の移動作業ロボット。
【請求項６】
本体部は、少なくとも走行手段および操舵手段に電力を供給する電池を有し、基地部には前記電池を充電する充電器を有し、前記本体部が前記基地部に待機しているときに前記電池と前記充電器とが接続して充電を行なう請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動作業ロボット。
【請求項７】
基地部にタイマー設定手段を有し、このタイマー設定手段で設定された時間に運転を開始する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移動作業ロボット。
【請求項８】
作業要素を、塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機の吸引作用を受ける吸込具とした請求項１乃至７のいずれか１項に記載の移動作業ロボット。
【請求項９】
作業要素を、塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機の吸引作用を受ける吸込具と、吸込具に設けた塵埃掻き上げ用の回転ブラシとした請求項１乃至７のいずれか１項に記載の移動作業ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行機能を有し移動しながら作業を行なう自走式掃除機や無人搬送車等の移動作業ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より作業機器に走行駆動手段やセンサ類および走行制御手段を付加して、自動的に作業を行なう各種の移動作業ロボットが開発されている。例えば自走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸込みノズルやブラシなどを備え、移動機能として駆動および操舵手段と、走行時に障害物を検知する障害物検知手段と、位置を認識する位置認識手段とを備え、この障害物検知手段によって清掃場所の周囲壁に沿って移動しつつ、位置認識手段によって清掃領域を認識し、その清掃領域内を移動して清掃領域全体を清掃するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の移動作業ロボットでは、位置認識手段にジャイロセンサや走行距離センサなどの内界センサを用いた相対位置認識を行なっているため、広い移動作業領域では位置計測誤差の累積が大きくなり移動経路がずれたり、スタート点を見失うことがあった。したがって、例えばスタート点に本体部の待機基地を設け、自動的に本体を基地に誘導して待機させることは位置精度上かなり難しかった。
【０００４】
そこで本発明は、広い移動作業領域を移動する場合でも正確な位置認識が可能となり移動経路のずれが少なく、本体部を自動的に基地に誘導して待機させることができ、自動充電や自動スタートが可能な実用的な移動作業ロボットを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走行手段および操舵手段を有するとともに作業要素を設けた本体部と、本体部の移動を外部から監視する監視部と、本体部が作業しないときに待機する基地部を備え、この本体部には信号を外部に発信する発信手段を設け、監視部はこの発信手段の信号より本体部の位置を認識する位置認識手段と、この位置認識手段からの位置関連情報を本体部に送信する送信手段を有し、本体部はこの送信手段からの信号を受信する受信手段を有し、この受信手段からの位置関連情報に応じて本体部を基地部に戻すように制御することで、広い移動領域を移動しても確実に基地部に戻って待機することができる移動作業ロボットが実現できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、走行手段と操舵手段と走行制御手段と本体発光手段と作業要素を設けた本体部と、前記本体部の移動を外部から監視する監視部と、基地発光手段を有し前記本体部が走行前に待機する基地部を備え、前記監視部には、前記本体部の移動領域および前記基地部の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段が入力した画像から前記本体発光手段および前記基地発光手段の位置を認識する位置認識手段と、前記本体発光手段および前記基地発光手段を点灯または消灯させる信号と前記位置認識手段からの位置関連情報を前記本体部に送信する送信手段とを有し、前記本体部には前記送信手段からの信号を受信する本体受信手段と前記本体発光手段を制御する本体発光制御手段とを有し、前記基地部には前記送信手段からの信号を受信する基地受信手段と前記基地発光手段を制御する基地発光制御手段とを有し、この前記本体発光制御手段および前記基地発光制御手段は共に、各々の前記本体受信手段および基地受信手段が前記送信手段から受信した信号を受けて各々の前記本体発光手段および前記基地発光手段の点灯と消灯を制御するとともに、前記送信手段による前記信号の送信動作に前記本体部発光手段および前記基地発光手段の点灯または消灯動作と前記監視部の画像入力手段の動作とが同期し、前記画像入力手段は前記本体部発光手段および前記基地発光手段がそれぞれ点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データを入力し、前記位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体部発光手段および前記基地発光手段の画像面に対する位置をそれぞれ検出し、この検出した前記本体部発光手段および前記基地発光手段のそれぞれの位置に基いた前記位置関連情報を前記送信手段により前記本体受信手段に送信し、前記走行制御手段は前記本体受信手段からの前記位置関連情報をもとに前記走行手段と前記操舵手段の制御を行い、前記本体部を前記基地部に移動させることで、監視部は本体発光手段および基地発光手段の両方の発光をとらえ位置認識手段がこの両者の位置を認識するから、本体部は確実に基地部に戻って待機することができる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、本体発光制御手段および基地発光制御手段は、本体受信手段と基地受信手段のそれぞれが監視部の送信手段から信号を受信する毎に本体発光手段と基地発光手段のいずれか１つの点灯とすべての消灯を交互に行なうように制御することで本体発光手段だけが点灯しているときと基地発光手段だけが点灯しているときの２つの画像が得られるので位置認識手段はこれを比較することにより両者の発光手段の位置を正確に認識できる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、走行手段と操舵手段と走行制御手段と本体発光手段と作業要素を設けた本体部と、前記本体部の移動を外部から監視する監視部と、前記本体部が走行前に待機する基地部を備え、前記監視部には、前記本体部の移動領域の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段が入力した画像から前記本体発光手段の位置を認識する位置認識手段と、前記本体発光手段を点灯または消灯させる信号と前記位置認識手段からの位置関連情報を前記本体部に送信する送信手段とを有し、前記本体部には前記送信手段からの信号を受信する本体受信手段と前記本体発光手段を制御する本体発光制御手段と、走行前の位置情報を記憶する位置記憶手段を有し、この前記本体発光制御手段は、前記本体受信手段が前記送信手段から受信した信号を受けて前記本体発光手段の点灯と消灯を制御するとともに、前記送信手段による前記信号の送信動作に前記本体部発光手段の点灯または消灯動作と前記監視部の画像入力手段の動作とが同期し、前記画像入力手段は前記本体部発光手段が点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データを入力し、前記位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体部発光手段の画像面に対する位置を検出し、前記本体走行前の前記基地部に待機した状態の基準位置を前記本体の位置記憶手段に記憶させ、この記憶した基準位置と前記本体部発光手段の位置との比較に基いた前記位置関連情報を前記送信手段により前記本体受信手段に送信し、前記走行制御手段は前記本体受信手段からの前記位置関連情報をもとに前記走行手段と前記操舵手段の制御を行い、前記本体部を前記基地部に移動させるもので、監視部は本体発光手段の発光をとらえ位置認識手段が本体部の位置を認識し、本体部の現在位置と基地部の位置とを比較して走行制御することにより本体部は確実に基地部に戻って待機することができる。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、本体発光制御手段は、本体受信手段が監視部の送信手段から信号を受信する毎に本体発光手段の点灯と消灯を交互に行なうように制御することで、画像入力手段は前記本体発光手段が点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データが得られるので、位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体発光手段の画像面に対する位置を確実に検出できる。
【００１０】
請求項５に記載した発明は、監視部と基地部を一体的に設けたもので、監視部の設置が容易になるとともに、部品点数が削減でき価格的にも安価に製造できる。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、本体部は、少なくとも走行手段および操舵手段に電力を供給する電池を有し、基地部には前記電池を充電する充電器を有し、前記本体部が前記基地部に待機しているときに前記電池と前記充電器とが接続して充電を行なうもので、本体部が基地部で待機している間に自動的に充電ができる。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、基地部にタイマー設定手段を有し、このタイマー設定手段で設定された時間に運転を開始するもので、決められた時刻に自動的に運転を開始させることができる。
【００１３】
請求項８に記載した発明は、作業要素を、塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機の吸引作用を受ける吸込具としたもので、移動しながら床面の塵埃を吸引して清掃が行なえる。
【００１４】
請求項９に記載した発明は、作業要素を、塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機の吸引作用を受ける吸込具と、吸込具に設けた塵埃掻き上げ用の回転ブラシとしたもので、移動しながら床面の塵埃を掻き上げつつ吸引して清掃が行なえる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例を自走式掃除機に応用した場合を例にとって、図１〜５に基づいて説明する。
【００１６】
図１に本実施例の全体外観構成を示す。１は移動しながら清掃を行なう本体部で、清掃領域の床面Ａ上を移動する。２は本体部１および基地部３を監視する監視部で、清掃領域の天井部に設置され床面Ａ全体を監視するようになっている。
【００１７】
本体部１の構成を図２に示す。４，５は左右の駆動モータで、それぞれの出力軸は左右の減速機６，７を介して左右の走行輪８，９を駆動する。この左駆動モータ４と右駆動モータ５を独立に回転制御することにより本体部１を移動させるもので、走行手段および操舵手段を兼ねている。１０は各種入力に応じて左右の駆動モータ４，５を制御し本体部１の走行制御を行なう走行制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他制御回路からなる。１１は本体部１の上面に取付けたランプやＬＥＤ等からなる本体発光手段で、回路基板１２の本体発光制御手段１２ａにより点滅制御される。本体発光手段１１には赤外光を発光するものを使用している。この本体発光手段１１は本体部１の左右中央の走行輪８，９から離れた位置に設けている。１３，１４は障害物検知センサで、本体部１の前方および側方の障害物までの距離を光により検知するようになっている。１５は床面を掃除する清掃ノズルで、吸込具を構成しこの吸込み口には回転ブラシなどからなるアジテータ１６が設けられ、電動送風機からなるファンモータ１７で発生させた真空圧によりゴミを吸引する。前記アジテータ１６はノズルモータ１８により伝動ベルト１９を介して回転駆動される。２０は電池などからなる電源で、本体部１内に電力を供給する。
【００１８】
基地部３は本体部１が作業しないときに待機するステーションで、清掃領域の隅部等に設置され、本体部１の作業終了時などに本体部１の電源２０の充電を行なう。２１は充電端子で、待機中に本体部１の受電端子２２と接続して基地部３の充電器から本体部１の電源２０に電力を供給する。２３はタイマー設定手段で、内蔵されたタイマーの予約や時刻設定を行なう。２４は基地発光手段で、本体発光手段１１と同様のものからなり監視部２に対して光を出す。基地発光手段２４は、図３のシステム構成図に示すように、基地受信手段２５が受信した情報信号に応じて基地発光制御手段２６により点滅制御される。
【００１９】
監視部２は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子とレンズなどからなる画像入力手段３１が設けられ、本体発光手段１１、基地発光手段２４を含む床面Ａ全体の画像を入力する。画像入力手段３１のレンズ部には赤外光だけをよく通すフィルタが設けられ、本体発光手段１１、基地発光手段２４以外から入力される光をできるだけ遮断して、照明や太陽光などの影響を受けにくくしている。この画像入力手段３１の画像データは位置認識手段３２で演算処理され、その結果を送信手段３３により本体部１および基地部３に送信する。この送信データは本体部１では回路基板１２の本体受信手段１２ｂで、基地部３では基地受信手段２５により受信される。本実施例では、この監視部２と本体部１および基地部３との通信には電波を用いた無線方式にしている。
【００２０】
次に、監視部２が本体部１および基地部３の位置を検出する動作について説明する。
【００２１】
前述したように、監視部２は清掃領域の天井部などの床面Ａ全体を見渡す位置に設置され、画像入力手段３１により本体発光手段１１および基地発光手段２４を含む床面Ａ全体の画像を入力する。したがって、例えば本体部１が停止した状態で本体発光手段１１のみが点灯している場合は、画像入力手段３１には本体発光手段１１が点灯している本体部１と基地発光手段２４が消灯している基地部３および床面Ａやその周辺の画像が入力される。本実施例では、本体発光手段１１が点灯している画像と本体発光手段１１が消灯している画像の２つの画像データから、位置認識手段３２がこの両データの差分をとって本体発光手段１１の画像を抽出し、画像面に対する位置座標を検出する。同様に基地発光手段２４が点灯している画像と基地発光手段２４が消灯している画像の２つの画像データから基地発光手段２４の画像を抽出し画像面に対する位置座標を検出する。そして、この検出位置に基いた情報を送信手段３３により本体受信手段１２ｂおよび基地受信手段２５に同じ信号を同時に送信する。
【００２２】
図４は、本体部１および基地部３において、それぞれ本体発光制御手段１２ａが本体発光手段１１を、基地発光制御手段２６が基地発光手段２４を点滅させるタイミングを示すものである。まず送信手段３３から送信された情報信号４０を本体受信手段１２ｂが受信すると本体発光制御手段１２ａは本体発光手段１１を点灯状態４１にする。同時に、これを基地受信手段２５が受信すると基地発光制御手段２６は基地発光手段２４を消灯状態４２にする。監視部２の画像入力手段３１は、送信手段３３が送信動作を行なう毎に画像を入力するようになっており、このとき本体発光手段１１のみが点灯している画像を入力する。次に情報信号４３を本体受信手段１２ｂが受信すると本体発光制御手段１２ａは本体発光手段１１を消灯状態４４にする。このとき画像入力手段３１は本体発光手段１１と基地発光手段２４の両方が消灯している画像を入力する。上記２つの画像データから本体発光手段１１の位置が検出できる。同様に、情報信号４５を受信すると本体発光制御手段１２ａは本体発光手段１１を消灯状態４４のままにし、同時に基地受信手段２５がこれを受信すると基地発光制御手段２６は基地発光手段２４を点灯状態４６にする。次に情報信号４７を受信すると本体発光制御手段１２ａは本体発光手段１１を消灯状態４４のままにし、基地受信手段２５がこれを受信すると基地発光制御手段２６は基地発光手段２４を消灯状態４８にする。このそれぞれの状態の画像データから基地発光手段２４の位置が検出できる。このような動作を数１０ｍｓｅｃ毎に繰り返すことにより、本体部１が走行中であっても本体発光手段１１と基地発光手段２４の両方の位置が検出できるものである。
【００２３】
送信手段２３は、本体発光手段１１と基地発光手段２４の２つの位置座標を情報信号として送信するようになっている。
【００２４】
なお、本体発光手段１１は本体部１の左右中央の走行輪８，９から離れた位置に設けているのは本体部１の方向変化により本体発光手段１１の位置座標変化を大きくするためであり、本体発光手段１１の位置座標を逐次処理することにより本体部１の向いている方向も分かる。
【００２５】
以上のような構成において、本実施例の全体動作について説明する。
【００２６】
図５に示すように、基地部３に本体部１を待機させた状態で運転を開始させる。本体部１は障害物検知センサ１３，１４で周囲の障害物を検知し、走行制御手段１０が左右の駆動モータ４，５を回転制御して移動を始める。同時に清掃ノズル１５のノズルモータ１８およびファンモータ１７が作動し、アジテータ１６で床面のゴミを掻き上げながら吸引して清掃を行なう。本体部１は、障害物検知センサ１３，１４で前方および左右の壁までの距離を測定しながら、移動経路ａに示すように清掃領域全体の清掃作業を行なう。このとき、走行制御手段の内部では監視部２から送信される本体発光手段１１の位置座標データを移動マップとして記憶し、未清掃部分があるかどうかを判断して移動制御を行なう。このようにして、移動マップ上で未清掃箇所がなくなった地点（ｂ点）で本体部１は停止し、清掃作業を終了する。この清掃動作モードが終わると、次は移動経路ｃのように基地部３に戻るためのリターン動作モードに切り替わる。
【００２７】
この動作モードでは、走行制御手段１０は監視部２から送信される本体発光手段１１と基地発光手段２４の２つの位置座標を比較し本体部１が基地部３に戻るように制御する。すなわち、監視部２から情報信号が送信される毎に本体部１の現在地から基地部３までの距離と方向を計算し、障害物検知センサ１３，１４からの入力を処理しながらこの方向に本体部１が向き、かつ距離が小さくなるように走行制御を行なう。このようにして、本体部１が基地部３の一定距離以内に近づくと走行制御手段１０は本体部１の方向を反転させて受電端子２２が基地部３の充電端子２１と接続するように基地部３とドッキングさせる。
【００２８】
本体部１と基地部３がドッキングすると本体部１は待機モードとなり電源２０から給電される電源回路は切れる。そして、電源２０は基地部３の充電器から電力が供給され充電が開始する。このように作業が終了すれば自動的に電源２０の充電が行なわれるので、面倒な充電操作が不要になりいつでも清掃作業が再開できるものである。
【００２９】
また、タイマー設定手段２３で清掃作業の開始時刻をあらかじめ予約設定しておけば、内蔵されたタイマーにより自動的に作業を開始させることができる。したがって、一度タイマーを設定しておけば、全く人手をかけることなく、毎日同じ時刻に清掃を開始し、清掃後充電を行なうという動作パターンを自動で行なうことができるものである。
【００３０】
なお、本実施例では本体発光手段１１と基地発光手段２４を点滅させるタイミングを図４に示すものにしているが、要は本体発光手段１１のみを点灯状態、基地発光手段２４のみを点灯状態、両方の発光手段を消灯状態が交互に組み合わせられたパターンであれば良く、これに限定されるものではない。
【００３１】
また、本実施例では監視部２を固定にしているが、本発明によれば数１０ｍｓｅｃ毎に本体発光手段１１と基地発光手段２４の両方の位置が検出できるものであるから、例えば監視部の監視角度を可変にして視野を変えたとしても、基地発光手段２４の位置は不変であるからこれを基準にして座標変換することにより、上記と同様の動作が可能である。
【００３２】
（実施例２）
図６〜８に基づき第２の実施例について説明する。
【００３３】
図６は本実施例の全体外観構成を示す。１は移動しながら清掃を行なう本体部で実施例１と全く同様の構成である。２は監視部で基地部３と接続線５０により電気的に接続し、清掃領域の壁部に設置され床面Ａ全体を監視するようになっている。基地部３には発光手段がないことが実施例１と異なり、本体部１が作業しないときに待機するステーションで、清掃領域の隅部等に設置され、本体部１の作業終了時などに本体部１の電源２０の充電を行なう。２１は充電端子で、待機中に本体部１の受電端子２２と接続して基地部３の充電器から本体部１の電源２０に電力を供給する。２３はタイマー設定手段で、内蔵されたタイマーの予約や時刻設定を行なう。
【００３４】
図７はシステム構成図で、監視部２には画像入力手段３１が設けられ本体発光手段１１を含む床面Ａ全体の画像を入力する。この画像入力手段３１の画像データは位置認識手段３２で演算処理され、その結果を送信手段３３により本体部１に送信する。この送信データは本体部１では回路基板１２の本体受信手段１２ｂにより受信される。また、本体部１には本体受信手段１２ｂで受信された発光手段１１の位置情報を記憶する位置記憶手段５１を設けている。
【００３５】
以下、実施例１と同様の部品については同じ名称を記すとともに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３６】
監視部２が本体部１の位置を検出する動作について説明する。
【００３７】
図８に本体部１において発光制御手段１２ａが発光手段１１を点滅させるタイミングを示す。まず監視部２の送信手段３３から送信された情報信号５２を受信手段１２ｂが受信すると発光制御手段１２ａは発光手段１１を点灯状態５３にする。画像入力手段３１は、送信手段３３が送信動作を行なう毎に画像を入力するようになっており、このとき発光手段１１が点灯している画像を入力する。次に情報信号５４を受信手段１２ｂが受信すると発光制御手段１２ａは発光手段１１を消灯状態５５にする。このとき画像入力手段３１は発光手段１１が消灯している画像を入力する。位置認識手段３２が上記２つの画像データの差分をとって発光手段１１の画像を抽出し、画像面に対する位置座標を検出するものであり、この検出した位置座標を送信手段３３から本体部１の受信手段１２ｂへ送信する。
【００３８】
以上のような構成において、本実施例の全体動作について説明する。
【００３９】
図には示していないが、実施例１と同様に基地部３に本体部１を待機させた状態で運転を開始させる。運転を開始すると上述したように監視部２から発光手段１１の位置データが情報信号として送信され、走行制御手段１０はまずこの走行前の位置情報を位置記憶手段５１に入れて記憶する。すなわち、これが作業終了後に本体部１が基地部３に戻るための基準位置になる。
【００４０】
そして本体部１は走行を始め、実施例１と同様に清掃動作モードに入りると障害物検知センサ１３，１４で前方および左右の壁までの距離を測定しながら、清掃領域全体の清掃作業を行ない、監視部２から送信される本体発光手段１１の位置座標データを移動マップとして記憶し、未清掃部分があるかどうかを判断して移動制御を行なう。移動マップ上で未清掃箇所がなくなった地点で本体部１は停止し、清掃作業を終了する。清掃動作モードが終わると、基地部３に戻るためのリターン動作モードに切り替わる。この動作モードでは、走行制御手段１０は監視部２から送信される本体発光手段１１の位置と、運転開始時に位置記憶手段５１で記憶した基準位置との２つの位置座標を比較し本体部１が基地部３に戻るように制御する。このようにして、本体部１が基地部３の一定距離以内に近づくと走行制御手段１０は本体部１の方向を反転させて受電端子２２が基地部３の充電端子２１と接続するように基地部３とドッキングさせる。
【００４１】
本体部１と基地部３がドッキングすると本体部１は待機モードとなり電源２０から給電される電源回路は切れる。そして、電源２０は基地部３の充電器から電力が供給され充電が開始する。このように作業が終了すれば自動的に電源２０の充電が行なわれるので、面倒な充電操作が不要になりいつでも清掃作業が再開できるものである。なお、監視部２の電源は接続線５０により基地部３から供給される。
【００４２】
なお、本実施例では監視部２は清掃領域の壁部に設置されているが、床面Ａ全体を見渡す位置であれば良い。
【００４３】
（実施例３）
図９に示すように本実施例は、監視部２と基地部３を１つの筐体に入れて一体にしたものである。基本的な動作は実施例２と同様であるが、監視部２と基地部３とを機械的に一体に設けることにより設置が容易になり価格的にも安価に製造できるとともに、使用する場所を容易に移動できるという効果がある。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、走行手段と操舵手段と走行制御手段と本体発光手段と作業要素を設けた本体部と、前記本体部の移動を外部から監視する監視部と、基地発光手段を有し前記本体部が走行前に待機する基地部を備え、前記監視部には、前記本体部の移動領域および前記基地部の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段が入力した画像から前記本体発光手段および前記基地発光手段の位置を認識する位置認識手段と、前記本体発光手段および前記基地発光手段を点灯または消灯させる信号と前記位置認識手段からの位置関連情報を前記本体部に送信する送信手段とを有し、前記本体部には前記送信手段からの信号を受信する本体受信手段と前記本体発光手段を制御する本体発光制御手段とを有し、前記基地部には前記送信手段からの信号を受信する基地受信手段と前記基地発光手段を制御する基地発光制御手段とを有し、この前記本体発光制御手段および前記基地発光制御手段は共に、各々の前記本体受信手段および基地受信手段が前記送信手段から受信した信号を受けて各々の前記本体発光手段および前記基地発光手段の点灯と消灯を制御するとともに、前記送信手段による前記信号の送信動作に前記本体部発光手段および前記基地発光手段の点灯または消灯動作と前記監視部の画像入力手段の動作とが同期し、前記画像入力手段は前記本体部発光手段および前記基地発光手段がそれぞれ点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データを入力し、前記位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体部発光手段および前記基地発光手段の画像面に対する位置をそれぞれ検出し、この検出した前記本体部発光手段および前記基地発光手段のそれぞれの位置に基いた前記位置関連情報を前記送信手段により前記本体受信手段に送信し、前記走行制御手段は前記本体受信手段からの前記位置関連情報をもとに前記走行手段と前記操舵手段の制御を行い、前記本体部を前記基地部に移動させることで、監視部は本体発光手段および基地発光手段の両方の発光をとらえ位置認識手段がこの両者の位置を認識するから、本体部は確実に基地部に戻って待機することができる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００４５】
請求項２に記載した発明は、本体発光制御手段および基地発光制御手段は、本体受信手段と基地受信手段のそれぞれが監視部の送信手段から信号を受信する毎に本体発光手段と基地発光手段のいずれか１つの点灯とすべての消灯を交互に行なうように制御することで本体発光手段だけが点灯しているときと基地発光手段だけが点灯しているときの２つの画像が得られるので位置認識手段はこれを比較することにより両者の発光手段の位置を正確に認識できる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００４６】
請求項３に記載した発明は、走行手段と操舵手段と走行制御手段と本体発光手段と作業要素を設けた本体部と、前記本体部の移動を外部から監視する監視部と、前記本体部が走行前に待機する基地部を備え、前記監視部には、前記本体部の移動領域の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段が入力した画像から前記本体発光手段の位置を認識する位置認識手段と、前記本体発光手段を点灯または消灯させる信号と前記位置認識手段からの位置関連情報を前記本体部に送信する送信手段とを有し、前記本体部には前記送信手段からの信号を受信する本体受信手段と前記本体発光手段を制御する本体発光制御手段と、走行前の位置情報を記憶する位置記憶手段を有し、この前記本体発光制御手段は、前記本体受信手段が前記送信手段から受信した信号を受けて前記本体発光手段の点灯と消灯を制御するとともに、前記送信手段による前記信号の送信動作に前記本体部発光手段の点灯または消灯動作と前記監視部の画像入力手段の動作とが同期し、前記画像入力手段は前記本体部発光手段が点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データを入力し、前記位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体部発光手段の画像面に対する位置を検出し、前記本体走行前の前記基地部に待機した状態の基準位置を前記本体の位置記憶手段に記憶させ、この記憶した基準位置と前記本体部発光手段の位置との比較に基いた前記位置関連情報を前記送信手段により前記本体受信手段に送信し、前記走行制御手段は前記本体受信手段からの前記位置関連情報をもとに前記走行手段と前記操舵手段の制御を行い、前記本体部を前記基地部に移動させるもので、監視部は本体発光手段の発光をとらえ位置認識手段が本体部の位置を認識し、本体部の現在位置と基地部の位置とを比較して走行制御することにより本体部は確実に基地部に戻って待機することができる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００４７】
請求項４に記載した発明は、本体発光制御手段は、本体受信手段が監視部の送信手段から信号を受信する毎に本体発光手段の点灯と消灯を交互に行なうように制御することで、画像入力手段は前記本体発光手段が点灯している画像と消灯している画像の２つの画像データが得られるので、位置認識手段がこの２つの画像データの差分をとって前記本体発光手段の画像面に対する位置を確実に検出できる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００４８】
請求項５に記載した発明は、監視部と基地部を一体的に設けたもので、監視部の設置が容易になるとともに、部品点数が削減でき価格的にも安価に製造できる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００４９】
請求項６に記載した発明は、本体部は、少なくとも走行手段および操舵手段に電力を供給する電池を有し、基地部には前記電池を充電する充電器を有し、前記本体部が前記基地部に待機しているときに前記電池と前記充電器とが接続して充電を行なうもので、本体部が基地部で待機している間に自動的に充電ができる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００５０】
請求項７に記載した発明は、基地部にタイマー設定手段を有し、このタイマー設定手段で設定された時間に運転を開始するもので、決められた時刻に自動的に運転を開始させることができる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００５１】
請求項８に記載した発明は、作業要素を、塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機の吸引作用を受ける吸込具としたもので、移動しながら床面の塵埃を吸引して清掃が行なえる移動作業ロボットが実現できるものである。
【００５２】
請求項９に記載した発明は、作業要素を、塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機の吸引作用を受ける吸込具と、吸込具に設けた塵埃掻き上げ用の回転ブラシとしたもので、移動しながら床面の塵埃を掻き上げつつ吸引して清掃が行なえる移動作業ロボットが実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例である自走式掃除機の外観斜視図
【図２】  同本体部の内部を透視した斜視図
【図３】  同システム構成を示すブロック図
【図４】  同本体部の発光手段の動作を示すタイミングチャート
【図５】  同清掃動作を示す動作説明図
【図６】  本発明の第２の実施例である自走式掃除機の外観斜視図
【図７】  同システム構成を示すブロック図
【図８】  同本体部の発光手段の動作を示すタイミングチャート
【図９】  本発明の第３の実施例である自走式掃除機の外観斜視図
【符号の説明】
１  本体部
２  監視部
３  基地部
４，５  駆動モータ
８，９  走行輪
１０  走行制御手段
１１  本体発光手段
１２ａ  本体発光制御手段
１２ｂ  本体受信手段
２１  充電端子
２２  受電端子
２３  タイマー設定手段
２４  基地発光手段
２５  基地受信手段
２６  基地発光制御手段
３１  画像入力手段
３２  位置認識手段
３３  送信手段
５１  位置記憶手段
【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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