(57)【要約】【課題】手動走行時においても障害物検知センサで障害物を検知すると一時的に自律走行に切替えて障害物の回避走行を行う。手動走行の動作モードで使用する障害物検知センサとして自律走行の動作モードで使用するセンサの一部を兼用する。【解決手段】手動走行時に左右の駆動車輪は回転フリーになっている。このときには、手動操作用作業部材で引かれて走行体本体は前方に走行する。そして、この走行時に左斜め前方障害物検知センサ、右斜め前方障害物検知センサが斜め前方にある障害物を検知すると、車輪走行モータによる左右の駆動車輪の回転駆動をオンにして障害物を迂回する回避走行を開始する。そして、回避走行を開始してから所定時間が経過すると回避走行を終了する。そして、車輪走行モータによる駆動車輪の回転駆動をオフにし、再び駆動車輪をフリーに戻す。【選択図】      図８
2006346178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により左右に設けた駆動車輪を回転駆動して自律走行し、前記駆動源による前記駆動車輪の回転駆動が解除されて手動により走行される走行体本体と、
自律走行時に少なくとも前方を含む周囲の障害物を検知する複数の障害物検知センサと、
自律走行の動作モードにするか手動走行の動作モードにするかを切替える動作モード切替え手段と、
この動作モード切替え手段が手動走行の動作モードへの切替えを行うと、前記各障害物検知センサのうち、所定の障害物検知センサを使用するセンサとして選択するセンサ選択手段と、
前記動作モード切替え手段により自律走行の動作モードへの切替えを行ったときには、前記複数の障害物検知センサを全て使用し、いずれかの障害物検知センサが障害物を検知したときその検知した障害物を回避するように前記走行体本体を自律走行制御し、前記動作モード切替え手段により手動走行の動作モードへの切替えを行ったときには、前記走行体本体を手動走行させ、前記センサ選択手段で選択された障害物検知センサが障害物を検知したときその検知した障害物を回避する期間、前記走行体本体を自律走行制御する走行制御手段を備えたことを特徴とする自律走行体。
【請求項２】
走行体本体を手動走行させる操作部材をその走行体本体の走行方向前面に着脱自在に取付け、前記走行体本体を手動走行させるときには前記操作部材を引っ張って前記走行体本体を前方に走行させ、前記走行体本体を自律走行させるときには前記操作部材を離脱させる構成とし、
前記走行体本体の走行方向前面に、前方の障害物を検知する障害物検知センサを配置するとともに左右斜め前方の障害物をそれぞれ検知する障害物検知センサを配置し、手動走行時にはセンサ選択手段は前方の障害物を検知する障害物検知センサを使用するセンサとして選択しないことを特徴とする請求項１記載の自律走行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行は勿論、手動走行させることもできる自律走行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無人で行う自律走行と手動で行う手動走行の両方ができる自律走行体としては、例えば、本体周囲に設けた障害物検知手段からの検知信号を自律走行時のみ有効とし、手動走行時に接触しても反応しないようにすることで、使用者が本体を移動させるとき本体が自分の足や壁などに接触させてもその都度異常処理を行うことが無く、使用性を向上した自走式掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２０６０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この特許文献１記載のものは、手動走行時に障害物検知手段が全く機能を果たさないので、本体を障害物の間を移動させるような場合には移動中に本体が障害物に頻繁に接触するようになり、スムーズな移動ができないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、手動走行時においても障害物検知センサで障害物を検知して障害物の回避走行ができ、しかも、手動走行時に使用する障害物検知センサを自律走行時に使用する障害物検知センサの一部を兼用できて障害物検知センサを有効に使用でき、また、経済性も向上できる自律走行体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、駆動源により左右に設けた駆動車輪を回転駆動して自律走行し、駆動源による駆動車輪の回転駆動が解除されて手動により走行される走行体本体と、自律走行時に少なくとも前方を含む周囲の障害物を検知する複数の障害物検知センサと、自律走行の動作モードにするか手動走行の動作モードにするかを切替える動作モード切替え手段と、この動作モード切替え手段が手動走行の動作モードへの切替えを行うと、各障害物検知センサのうち、所定の障害物検知センサを使用するセンサとして選択するセンサ選択手段と、動作モード切替え手段により自律走行の動作モードへの切替えを行ったときには、複数の障害物検知センサを全て使用し、いずれかの障害物検知センサが障害物を検知したときその検知した障害物を回避するように走行体本体を自律走行制御し、動作モード切替え手段により手動走行の動作モードへの切替えを行ったときには、走行体本体を手動走行させ、センサ選択手段で選択された障害物検知センサが障害物を検知したときその検知した障害物を回避する期間、走行体本体を自律走行制御する走行制御手段を備えた自律走行体にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、手動走行時においても障害物検知センサで障害物を検知して障害物の回避走行ができ、しかも、手動走行時に使用する障害物検知センサを自律走行時に使用する障害物検知センサの一部を兼用できて障害物検知センサを有効に使用でき、また、経済性も向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は、本発明を、清掃作業を行う自律走行体に適用したものについて述べる。  
図１乃至図４は自律走行体の構成を示す図で、図１は自律走行時の正面外観を示す図、図２は自律走行用作業部材を取付けたときの内部構成を示す図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿って断面した平面図、図４は手動操作用作業部材を取付けたときの内部構成を示す図である。
【０００８】
立方体形状の走行体本体１の走行方向前面中央に設けた吸気パイプ２に、床面側に吸込み口、床ブラシを設けた清掃部材３を先端部に取付けた自律走行用作業部材４を取付けている。この自律走行用作業部材４は前記吸気パイプ２に対して着脱自在になっている。前記吸気パイプ２は走行体本体１内において集塵室５に連通している。前記集塵室５の後方にはフィルタ（図示せず）を介してファン６が配置され、このファン６をクリーナモータ７によって回転するようになっている。
【０００９】
この自律走行体は、クリーナモータ７によってファン６が回転すると、自律走行用作業部材４の吸込み口から空気とともに塵を吸込む。そして、塵を集塵室５に集め、空気をフィルタ、ファン６、クリーナモータ７を介して外部に排気することになる。
【００１０】
前記走行体本体１の底部略中央の左右にそれぞれ走行用の駆動車輪８ａ、８ｂを取り付け、この左右の駆動車輪８ａ，８ｂをそれぞれ駆動源である左車輪走行モータ９ａ、右車輪走行モータ９ｂで個々に回転駆動するようにしている。また、前記走行体本体１の底部後端中央には回転自在で方向が左右に自由に旋回する旋回輪１０が取り付けられている。
【００１１】
前記走行体本体１の走行方向前面に、前記自律走行用作業部材４の取付け部の左右上方に位置して、例えば超音波センサからなる左前方障害物検知センサ１１及び右前方障害物検知センサ１２を配置している。また、前記走行体本体１の走行方向前面の左右角部に、例えば超音波センサからなる左斜め前方障害物検知センサ１３及び右斜め前方障害物検知センサ１４を配置している。
【００１２】
前記左前方障害物検知センサ１１は走行体本体１が走行する前方左側にある壁や物などの障害物を検知し、前記右前方障害物検知センサ１２は走行体本体１が走行する前方右側にある壁や物などの障害物を検知し、前記左斜め前方障害物検知センサ１３は走行体本体１が走行する左斜め前方にある壁や物などの障害物を検知し、前記右斜め前方障害物検知センサ１４は走行体本体１が走行する右斜め前方にある壁や物などの障害物を検知するようになっている。  
前記走行体本体１内には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の制御回路部品を組み込んだ回路基板１５及び各部に電源を供給するバッテリ１６が収納されている。
【００１３】
前記走行体本体１は、図４に示すように、前記自律走行用作業部材４に代えて手動操作用作業部材１７を前記吸気パイプ２に接続できるようになっている。前記手動操作用作業部材１７は、手元操作部を設けた棒状の筒部１８と、この筒部１８を前記吸気パイプ２と接続する伸縮自在な延長ホース１９と、前記筒部１８の先端に接続した前記清掃部材３によって構成されている。すなわち、前記清掃部材３は自律走行用作業部材４及び手動操作用作業部材１７に共通に使用できるようになっている。  
前記走行体本体１の天部前方に、この走行体本体１を自律走行の動作モードにするか手動走行の動作モードにするかを切替え操作するためのモード切替えボタン２０を設けている。
【００１４】
図５は走行体本体１における制御部のハード構成を示すブロック図で、２１は制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理ユニット）、２２はこのＣＰＵ２１が各部を制御するプログラムが格納されたＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）、２３はデータを演算するためのメモリや一時記憶用バッファメモリなど、各種メモリを設けたＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）である。
【００１５】
また、２４は前記各障害物検知センサ１１〜１４、前記クリーナモータ７を回転制御するモータ制御部２５、左右の車輪走行モータ９ａ，９ｂを回転制御するモータ制御部２６及び前記モード切替えボタン２０に対する信号の入出力制御を行うＩ／Ｏポートである。前記ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３及びＩ／Ｏポート２４は互いにバスライン２７を介して電気的に接続されている。
【００１６】
図６は、前記ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ｉ／Ｏポート２４の複合体から構成される制御部３０を機能的に示したブロック図で、この自律走行体は、機能的には、前記モータ制御部２６を制御して左右の車輪走行モータ９ａ，９ｂの回転速度を制御する車輪速度制御手段３１と、前記モード切替えボタン２０の押下によって動作モードを自律走行と手動走行に交互に切替える動作モード切替え手段３２と、この動作モード切替え手段３２が手動走行の動作モードにモード切替えを行うと、前記各障害物検知センサ１１〜１４のうち、所定の障害物検知センサ、例えば、前記左斜め前方障害物検知センサ１３と右斜め前方障害物検知センサ１４を使用するセンサとして選択するセンサ選択手段３３と、切替え設定された動作モードにおいて、前記ＲＯＭ２２に予め記憶されている走行手順と前記ＲＡＭ２３に随時記憶される前記各障害物検知センサ１１〜１４から出力される有効な検知情報に基づいて走行体本体１を走行制御する走行制御手段３４を備えている。
【００１７】
このような構成においては、モード切替えボタン２０を押下することで動作モードを自律走行と手動走行に切替えることができる。そして、自律走行の動作モードの時には、走行制御手段３４は、左右の車輪走行モータ９ａ，９ｂを回転制御し、走行体本体１に対する前進、旋回の走行方式を決定する。
【００１８】
また、手動走行の動作モード時には、走行制御手段３４は、基本的には車輪走行モータ９ａ，９ｂによる駆動車輪８ａ，８ｂの駆動を停止させる。すなわち、走行体本体１に手動による力が加えられると駆動車輪８ａ，８ｂは力が加えられた方向に自由に回転するようになる。そして、前記左斜め前方障害物検知センサ１３、右斜め前方障害物検知センサ１４の一方あるいは両方が障害物検知を行うと、走行制御手段３４は障害物を回避するための走行方式を決定する。  
自律走行の動作モードと手動走行の動作モードにおける各障害物検知センサ１１〜１４の有効、無効の関係を示すと表１に示すようになる。
【表１】
2006346178.tif 000003
【００１９】
制御部３０は、走行制御手段３４によって動作モードにおける走行方式が決定されると、車輪速度制御手段３１が左右の車輪走行モータ９ａ，９ｂの回転速度を決定する。そして、モータ制御部２６により左右の車輪走行モータ９ａ，９ｂが回転駆動され、車輪走行モータ９ａ，９ｂは、左右の駆動車輪８ａ，８ｂを個々に回転駆動する。
【００２０】
前記走行制御手段３４は、自律走行の動作モードにおいては走行体本体１に対する前進、旋回の走行方式を決定するが、その自律走行の基本制御は、図７の流れ図に基づいて行われる。すなわち、ステップＳ１にて、前進走行を開始し、ステップＳ２にて、各障害物検知センサ１１〜１４が障害物を検知するか否かを判定する。障害物が検知されない限りは前進し続ける。
【００２１】
そして、ステップＳ２にて、障害物検知センサ１１〜１４による障害物検知が判定されると、ステップＳ３にて、前進走行を停止させる。続いて、ステップＳ４にて、障害物を回避するように進行方向を変える旋回走行を開始する。このときの旋回走行は、左右の駆動車輪８ａ，８ｂの速度差が大きくなるように車輪速度制御手段３１が車輪走行モータ９ａ，９ｂの回転速度を制御することによって行われる。この旋回走行において、左右の駆動車輪８ａ，８ｂを、同速度で、かつ、一方の駆動車輪の回転方向を逆転させれば走行体本体１をその場で旋回させることもできる。
【００２２】
旋回走行を開始して所定時間が経過すると、ステップＳ５にて、旋回走行を終了させ、ステップＳ１に戻って再び前進走行を開始する。  
このように、走行体本体１は自律走行の動作モードにおいては、前進と旋回を繰り返しながら、壁や物などの障害物を回避しながら自律走行する。
【００２３】
また、前記走行制御手段３４は、手動走行の動作モードにおいては基本的には手動操作用作業部材１７を前方に引くことで走行体本体１は前方に走行する。このときには、車輪走行モータ９ａ，９ｂは動作せず、左右の駆動車輪８ａ，８ｂはフリーになっている。そして、このときの制御は、図８の流れ図に基づいて行われる。
【００２４】
すなわち、手動操作用作業部材１７により引かれて走行体本体１が前方に走行しているときに、ステップＳ１１にて、左斜め前方障害物検知センサ１３、右斜め前方障害物検知センサ１４の一方あるいは両方が斜め前方にある障害物を検知すると、ステップＳ１２にて、車輪走行モータ９ａ，９ｂによる左右の駆動車輪８ａ，８ｂの回転駆動をオンにする。そして、ステップＳ１３にて、回避走行を開始する。このときの回避走行は、障害物を迂回するように車輪速度制御手段３１が左右の駆動車輪８ａ，８ｂの回転速度に速度差をつける制御を行うことである。例えば、障害物に対して右方向に迂回する場合には、左の駆動車輪８ａの回転速度を右の駆動車輪８ｂの回転速度よりも大きくすればよい。
【００２５】
回避走行を開始してから所定時間が経過すると、ステップＳ１４にて、回避走行を終了する。そして、ステップＳ１５にて、車輪走行モータ９ａ，９ｂによる駆動車輪８ａ，８ｂの回転駆動をオフにし、再び駆動車輪８ａ，８ｂをフリーに戻す。
【００２６】
このように、自律走行の動作モードにおいて障害物検知に使用する各障害物検知センサ１１〜１４のうち、左斜め前方障害物検知センサ１３と右斜め前方障害物検知センサ１４を手動走行の動作モードにも使用し、手動走行中にこの各障害物検知センサ１３，１４が障害物を検知すると、走行体本体１を一時的に自律走行に切替えて障害物を回避することができる。
【００２７】
従って、自律走行の動作モードで使用する左斜め前方障害物検知センサ１３と右斜め前方障害物検知センサ１４を手動走行の動作モードにも有効に使用することができ、また、経済性も向上できる。しかも、手動操作用作業部材１７で走行体本体１を引いて、例えば、壁の角を曲がるときに走行体本体１が壁に当たって動かなくなる虞があるが、このようなときには障害物検知センサ１３，１４が障害物を検知して走行体本体１を壁の角を迂回するように自律走行させることができる。従って、障害物が頻繁にでてくるような場所を手動走行させる場合に、障害物を回避しながら走行体本体１をスムーズに走行させることができる。
【００２８】
また、自律走行の動作モードで使用する左前方障害物検知センサ１１と右前方障害物検知センサ１２については、手動操作用作業部材１７の近傍にあるため、前方で動いている手動操作用作業部材１７を障害物として検知する誤動作が生じる。そこで、この障害物検知センサ１１，１２については手動走行時には無効として扱い使用しない。これにより、手動操作用作業部材１７を誤って障害物として検知する誤動作を防止できる。
【００２９】
また、自律走行時に清掃作業に使用する自律走行用作業部材４の先端部に取付けた清掃部材３を、手動操作用作業部材１７の先端部にも取り付けできるようにして清掃部材３の共通化を図っている。これにより、清掃部材としては１個有ればよく、経済性を向上できる。
【００３０】
なお、この実施の形態においては、走行体本体１の走行方向前面側に左前方障害物検知センサ１１、右前方障害物検知センサ１２、左斜め前方障害物検知センサ１３、右斜め前方障害物検知センサ１４の４つの障害物検知センサを配置したものについて述べたが、少なくとも前方を含む周囲の障害物を検知する構成になっていれば、センサの数や配置位置はこれに限定するものでないのは勿論である。
【００３１】
また、この実施の形態は本発明を、清掃作業を行う自律走行体に適用したものについて述べたがこれに限定するものではなく、自律走行体を自律走行と手動走行の両方できるものに適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自律走行体の正面外観を示す図。
【図２】同実施の形態に係る自律走行体に自律走行用作業部材を取付けたときの内部構成を示す図。
【図３】図２のＡ−Ａ銭に沿って断面した平面図。
【図４】同実施の形態に係る自律走行体に手動操作用作業部材を取付けたときの内部構成を示す図。
【図５】同実施の形態に係る走行体本体の制御部のハード構成を示すブロック図。
【図６】同実施の形態における制御部の構成を機能的に示す機能ブロック図。
【図７】同実施の形態における制御部の走行制御手段による自律走行制御を示す流れ図。
【図８】同実施の形態における制御部の走行制御手段による手動走行制御を示す流れ図。
【符号の説明】
【００３３】
１…走行体本体、４…自律走行用作業部材、８ａ，８ｂ…駆動車輪、９ａ，９ｂ…車輪走行モータ、１１〜１４…障害物検知センサ、１７…手動操作用作業部材、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、３２…動作モード切替え手段、３３…センサ選択手段、３４…走行制御手段。
【図１】
2006346178.tif 000004
【図２】
2006346178.tif 000005
【図３】
2006346178.tif 000006
【図４】
2006346178.tif 000007
【図５】
2006346178.tif 000008
【図６】
2006346178.tif 000009
【図７】
2006346178.tif 000010
【図８】
2006346178.tif 000011