(57)【要約】  自動床洗浄機が手動（例えば手押し式）モードと自律（作業者を伴わない）モードとで運転可能であり、そのような運転モードを切り替えることが可能である。そのような自動床洗浄機を操縦するための装置及び方法が、操縦トルク機構を用いて、左駆動輪及び右駆動輪に独立して操縦トルクを加える。この機能を実装するために、自律運転用の操縦システムが既存の手押し式自動床洗浄機に組み込まれてもよい。自律制御能力によって、自動床洗浄機を手動（手押し式）モードで用いる作業者の能力が明らかに損なわれることはないかもしれない。
2019520953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット車両装置であって、作業者が前記ロボット車両装置を操縦する手動モードと、前記ロボット車両装置が前記作業者から独立して自動操縦する自律モードとで動作可能であり、前記ロボット車両装置は、
シャシであって、前記シャシに対して回転する左駆動輪及び右駆動輪を支えるシャシと、
前記シャシに取り付けられ、前記左駆動輪に左正駆動トルクを供給し且つ前記右駆動輪に右正駆動トルクを供給するように連結されることで前記装置を動かす、正トルク機構と、
前記装置が自律運転モードにある場合、前記装置を操縦するために前記シャシに取り付けられた操縦システムであって、前記操縦システムは、
前記右駆動輪から独立して前記左駆動輪に左操縦トルクを加えるように連結可能な左操縦トルク機構と、
前記左駆動輪から独立して前記右駆動輪に右操縦トルクを加えるように連結可能な右操縦トルク機構と
を有する、操縦システムと
前記装置が前記自律運転モードにある場合、前記左操縦トルク機構に左操縦トルク信号を供給し、且つ前記右操縦トルク機構に右操縦トルク信号を供給するように連結可能であり、前記装置が自律運転モードにある場合、前記左操縦トルク信号及び前記右操縦トルク信号を決定し、これらの左操縦トルク信号及び右操縦トルク信号を前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構に提供することで、前記装置の動きを制御可能に操作するように構成された、制御装置と
を備える、ロボット車両装置。
【請求項２】
前記正トルク機構は、前記左駆動輪と前記右駆動輪との間で正駆動トルクを分割することで、前記左正駆動トルクを前記左駆動輪に供給し且つ前記右正駆動トルクを前記右駆動輪に供給するように連結された単一の正トルクモータを有する、請求項１に記載のロボット車両装置。
【請求項３】
前記単一の正トルクモータがトランスアクスルに連結され、次に前記トランスアクスルが前記左駆動輪及び前記右駆動輪に連結され、これにより、前記正駆動トルクが前記左駆動輪と前記右駆動輪との間で分割される、請求項２に記載のロボット車両装置。
【請求項４】
前記正トルク機構は、前記左正駆動トルクを前記左駆動輪に供給するように連結された左正トルクモータと、前記右正駆動トルクを前記右駆動輪に供給するように連結された右正トルクモータとを有する、請求項１に記載のロボット車両装置。
【請求項５】
前記左操縦トルク機構は、前記左駆動輪に左負操縦トルクを加えるように連結可能な左負操縦トルク機構を有し、前記左負操縦トルクは、前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を減速するように作用する、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項６】
前記右操縦トルク機構は、前記右駆動輪に右負操縦トルクを加えるように連結可能な右負操縦トルク機構を有し、前記右負操縦トルクは、前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を減速するように作用する、請求項５に記載のロボット車両装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記装置が前記自律運転モードにある場合、前記左操縦トルク信号及び前記右操縦トルク信号を互いに異なるように決定することによって、且つこれらの異なる左操縦トルク信号及び右操縦トルク信号を前記左負操縦トルク機構及び前記右負操縦トルク機構に供給することによって、前記装置を操縦するように構成され、これにより、前記左負操縦トルク機構及び前記右負操縦トルク機構は、異なる量の左負操縦トルクを前記左駆動輪に加え、異なる量の右負操縦トルクを前記右駆動輪に加えることになる、請求項６に記載のロボット車両装置。
【請求項８】
前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構はそれぞれ、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に機械的に連結可能な左操縦モータ及び右操縦モータを有する、請求項６又は７に記載のロボット車両装置。
【請求項９】
前記左操縦モータは左制動機構によって前記左駆動輪に機械的に連結可能であり、前記左制動機構は、前記装置が前記自律運転モードにある場合には前記左駆動輪に連結可能であり、前記装置が前記手動運転モードにある場合には前記左駆動輪に左負操縦トルクを加えないように機械的に分離され、
前記右操縦モータは右制動機構によって前記右駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合には前記右駆動輪に連結可能であり、前記装置が前記手動運転モードにある場合には前記右駆動輪に右負操縦トルクを加えないように機械的に分離される、請求項８に記載のロボット車両装置。
【請求項１０】
前記左操縦モータは、前記左駆動輪に摩擦によって連結可能な左ランナーホイールを有する左操縦機構によって前記左駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記左ランナーホイールを前記左駆動輪と共に回転させ、
前記右操縦モータは、前記右駆動輪に摩擦によって連結可能な右ランナーホイールを有する右操縦機構によって前記右駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記右ランナーホイールを前記右駆動輪と共に回転させる、請求項８に記載のロボット車両装置。
【請求項１１】
前記左ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記左駆動輪に連結され、
前記右ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記右駆動輪に連結される、請求項１０に記載のロボット車両装置。
【請求項１２】
前記左ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合には摩擦によって前記左駆動輪に連結可能であり、前記装置が前記手動運転モードにある場合には左負操縦トルクを前記左駆動輪に加えないように機械的に分離され、
前記右ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合には摩擦によって前記右駆動輪に連結可能であり、前記装置が前記手動運転モードにある場合には右負操縦トルクを前記右駆動輪に加えないように機械的に分離される、請求項１０に記載のロボット車両装置。
【請求項１３】
左負操縦トルク及び右負操縦トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪に加えると、前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールの前記左駆動輪及び前記右駆動輪への前記摩擦による連結によって、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータが回転し、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータの回転によってエネルギーが発生し、発生した前記エネルギーは電荷貯蔵装置に接続可能である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項１４】
前記左操縦トルク機構は、
正の左操縦トルク信号によって、前記左駆動輪に左正操縦トルクを加え、前記左正操縦トルクが前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用し、
負の左操縦トルク信号によって、前記左駆動輪に左負操縦トルクを加え、前記左負操縦トルクが前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を減速するように作用するよう構成可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項１５】
前記右操縦トルク機構は、
正の右操縦トルク信号によって、前記右駆動輪に右正操縦トルクを加え、前記右正操縦トルクが前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用し、
負の右操縦トルク信号によって、前記右駆動輪に右負操縦トルクを加え、前記右負操縦トルクが前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を減速するように作用するよう構成可能である、請求項１４に記載のロボット車両装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、前記装置が前記自律運転モードにある場合、前記左操縦トルク信号及び前記右操縦トルク信号を互いに異なるように決定することによって、且つこれらの異なる左操縦トルク信号及び右操縦トルク信号を前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構に供給することによって、前記装置を操縦するように構成され、これにより、前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構は、異なる量の左操縦トルクを前記左駆動輪に加え、異なる量の右操縦トルクを前記右駆動輪に加えることになる、請求項１５に記載のロボット車両装置。
【請求項１７】
前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構はそれぞれ、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に機械的に連結可能な左操縦モータ及び右操縦モータを有する、請求項１５又は１６に記載のロボット車両装置。
【請求項１８】
前記左操縦モータは、前記左駆動輪に摩擦によって連結可能な左ランナーホイールを有する左操縦機構によって前記左駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記左ランナーホイールを前記左駆動輪と共に回転させ、
前記右操縦モータは、前記右駆動輪に摩擦によって連結可能な右ランナーホイールを有する右操縦機構によって前記右駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記右ランナーホイールを前記右駆動輪と共に回転させる、請求項１７に記載のロボット車両装置。
【請求項１９】
前記左ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記左駆動輪に連結され、
前記右ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記右駆動輪に連結される、請求項１８に記載のロボット車両装置。
【請求項２０】
前記左ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合には摩擦によって前記左駆動輪に連結可能であり、前記装置が前記手動運転モードにある場合には左負操縦トルクを前記左駆動輪に加えないように機械的に分離され、
前記右ランナーホイールは、前記装置が前記自律運転モードにある場合には摩擦によって前記右駆動輪に連結可能であり、前記装置が前記手動運転モードにある場合には右負操縦トルクを前記右駆動輪に加えないように機械的に分離される、請求項１８に記載のロボット車両装置。
【請求項２１】
左負操縦トルク及び右負操縦トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪に加えると、前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールの前記左駆動輪及び前記右駆動輪への前記摩擦による連結によって、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータが回転し、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータの回転によってエネルギーが発生し、発生した前記エネルギーは電荷貯蔵装置に接続可能である、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項２２】
前記左操縦トルク機構は、前記左駆動輪に左正操縦トルクを加えるように連結可能な左正操縦トルク機構を有し、前記左正操縦トルクは、前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用する、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項２３】
前記右操縦トルク機構は、前記右駆動輪に右正操縦トルクを加えるように連結可能な右正操縦トルク機構を有し、前記右正操縦トルクは、前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用する、請求項２２に記載のロボット車両装置。
【請求項２４】
前記装置を前記自律運転モードから前記手動運転モードに切り替える（ハードウェア及び／又はソフトウェアで実装された）ユーザ設定可能なスイッチを備える、請求項１から２３のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項２５】
ユーザインタフェースを備え、前記手動運転モードでは、前記左駆動輪に加えられた前記左正駆動トルクと前記右駆動輪に加えられた前記右正駆動トルクとを、前記ユーザインタフェースによって設定可能な左正駆動命令及び右正駆動命令を介して作業者が制御する、請求項１から２４のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項２６】
前記制御装置は、前記左正駆動命令及び前記右正駆動命令を受信し、１つ又は複数の対応する正駆動トルク信号を前記正トルク機構に供給して、前記正トルク機構に前記左正駆動トルク及び前記右正駆動トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪へ供給させるように構成され、また前記制御装置は、前記１つ又は複数の対応する正駆動トルク信号を開ループ方式で決定するように構成される、請求項２５に記載のロボット車両装置。
【請求項２７】
前記ユーザインタフェースは、前記シャシから遠隔に位置しており、前記制御装置と無線で通信する、請求項２５又は２６に記載のロボット車両装置。
【請求項２８】
前記装置が前記手動運転モードにある場合に前記装置を操縦するためのハンドルを備え、前記装置が前記手動運転モードにある場合に、前記ハンドルに力を加えることによって、前記装置の動きを操作するために、前記ハンドルは前記シャシに連結され且つ作業者が握れるように形作られている、請求項１から２７のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項２９】
前記ハンドルに加えられた前記力が、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に機械的に伝達され、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を前記シャシに対して異なる角速度で回転させる、請求項２８に記載のロボット車両装置。
【請求項３０】
前記装置が前記手動運転モードにある場合、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に横方向の力を加え、これにより、前記シャシに対してこれらの駆動輪の方向を変えるように前記作業者が操作可能な手動モード操縦機構を備える、請求項１から２７のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項３１】
前記装置が前記手動運転モードにある場合、前記正トルク機構に異なる左駆動トルク及び右駆動トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪へ供給させるように前記作業者が操作可能な手動モード操縦機構を備える、請求項１から２７のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項３２】
前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールの角速度を示すパラメータを測定し、これらの測定値を前記制御装置に提供するように連結された左センサ及び右センサを備え、前記手動運転モードで運転している場合、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転によって、前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールが対応して回転することになり、
前記制御装置は、前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構に供給された場合に前記左操縦モータ及び前記右操縦モータの有効電流を最小限に抑える左操縦トルク信号及び右操縦トルク信号を決定するように構成され、前記制御装置は、前記左操縦トルク信号及び前記右操縦トルク信号を前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構に加えて、前記左駆動輪及び前記右駆動輪が前記左操縦機構及び前記右操縦機構から物理的に切り離されたかのように回転するフリーホイール効果を模擬するように連結される、請求項１１から１９のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項３３】
前記左駆動輪及び前記右駆動輪の角速度を示すパラメータを測定し、これらの測定値を前記制御装置に提供するように連結された左センサ及び右センサを備え、前記手動運転モードで運転している場合、作業者は、ユーザインタフェースを介して、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の名目上の角速度に対応する名目上の左正駆動信号及び名目上の右正駆動信号を前記左正トルクモータ及び前記右正トルクモータに設定し、次に、前記左駆動輪及び前記右駆動輪が前記名目上の角速度と異なる実際の左角速度及び実際の右角速度を有するように前記装置を操縦し、前記制御装置は、左フリーホイール調整及び右フリーホイール調整を決定し、前記左フリーホイール調整及び前記右フリーホイール調整を前記名目上の左正駆動信号及び前記名目上の右正駆動信号に加えて、その結果として生じる左正駆動信号及び右正駆動信号を取得するように構成され、これらの正駆動信号は、左正トルクモータ及び右正トルクモータに加られた場合、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を前記実際の左角速度及び前記実際の右角速度で回転させ、これにより、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に差動トルクが加えられ、これらの駆動輪を前記名目上の角速度以外の角速度で回転させる必要性を最小限に抑えるフリーホイール効果を模擬する、請求項４に記載のロボット車両装置。
【請求項３４】
前記装置が作動する環境の画像をキャプチャするために、前記シャシに取り付けられた１つ又は複数のカメラを備える、請求項１から３３のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項３５】
前記１つ又は複数のカメラのうち少なくとも１つは、前記装置が作動する前記環境の天井の画像をキャプチャするために、カメラの視野が主に上方に方向付けられるよう前記シャシに取り付けられる、請求項３４に記載のロボット車両装置。
【請求項３６】
前記装置が作動する前記環境の中にある物体に関連した距離情報をキャプチャするために、前記シャシに取り付けられた１つ又は複数の距離センサを備える、請求項３４又は３５に記載のロボット車両装置。
【請求項３７】
１つ又は複数の移動量計測センサを備える、請求項３６に記載のロボット車両装置。
【請求項３８】
前記制御装置は、教示モード及び反復モードで作動するように構成され、
前記教示モードの間、前記装置は前記手動運転モードにあり、前記１つ又は複数のカメラは、経路に沿った複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に画像データをキャプチャして記憶し、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記１つ又は複数のカメラは画像データをキャプチャして画像データフィードバックを提供し、前記制御装置は、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記画像データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク機構に加えられる正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項３４から３７のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項３９】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのうち現在のノードに関してキャプチャされ記憶された前記画像データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成され、前記現在のノードは前記装置が前記経路を進むにつれて更新される、請求項３８に記載のロボット車両装置。
【請求項４０】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのサブセットに関してキャプチャされ記憶された前記画像データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成され、前記複数のノードの前記サブセットは前記装置の現在位置の近傍範囲閾値に対応し、前記装置が前記経路を進むにつれて、前記複数のノードの前記サブセットは更新される、請求項３８に記載のロボット車両装置。
【請求項４１】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードの全てに関してキャプチャされ記憶された前記画像データを組み込んだマップとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項３８に記載のロボット車両装置。
【請求項４２】
前記制御装置は、教示モード及び反復モードで作動するように構成され、
前記教示モードの間、前記装置は前記手動運転モードにあり、前記１つ又は複数の距離センサは、経路に沿った前記複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に距離的手がかりをキャプチャして記憶し、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記１つ又は複数の距離センサは距離データをキャプチャして距離データフィードバックを提供し、前記制御装置は、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項３８から４１のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項４３】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのうち現在のノードに関してキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成され、前記現在のノードは前記装置が前記経路を進むにつれて更新される、請求項４２に記載のロボット車両装置。
【請求項４４】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのサブセットに関してキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成され、前記複数のノードの前記サブセットは前記装置の現在位置の近傍範囲閾値に対応し、前記装置が前記経路を進むにつれて、前記複数のノードの前記サブセットは更新される、請求項４２に記載のロボット車両装置。
【請求項４５】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードの全てに関してキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりを組み込んだマップとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項４２に記載のロボット車両装置。
【請求項４６】
前記制御装置は、教示モード及び反復モードで作動するように構成され、
前記教示モードの間、前記装置は前記手動運転モードにあり、前記１つ又は複数の移動量計測センサは、経路に沿った前記複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に参照移動量計測データをキャプチャして記憶し、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記１つ又は複数の移動量計測センサは移動量計測データをキャプチャして移動量計測データフィードバックを提供し、前記制御装置は、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項３８から４５のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項４７】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのうち現在のノードに関してキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成され、前記現在のノードは前記装置が前記経路を進むにつれて更新される、請求項４６に記載のロボット車両装置。
【請求項４８】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのサブセットに関してキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成され、前記複数のノードの前記サブセットは前記装置の現在位置の近傍範囲閾値に対応し、前記装置が前記経路を進むにつれて、前記複数のノードの前記サブセットは更新される、請求項４６に記載のロボット車両装置。
【請求項４９】
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードの全てに関してキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データを組み込んだマップとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項４６に記載のロボット車両装置。
【請求項５０】
前記装置は自動床洗浄機を備え、前記シャシは前記自動床洗浄機の下に位置する床面を洗浄するための洗浄システムを支える、請求項１から４９のいずれか一項に記載のロボット車両装置。
【請求項５１】
ロボット車両装置を動かすための方法であって、前記ロボット車両装置は、作業者が前記ロボット車両装置を操縦する手動モードと、前記ロボット車両装置が前記作業者から独立して自動操縦する自律モードとで動作可能であり、
前記方法は、ロボット車両装置を提供する段階であって、前記ロボット車両装置は、
シャシであって、前記シャシに対して回転する左駆動輪及び右駆動輪を支えるシャシと、
前記左駆動輪に左正駆動トルクを供給し且つ前記右駆動輪に右正駆動トルクを供給するように連結されることで、前記装置を動かす正トルク機構と、
前記装置が自律運転モードにある場合、前記装置を操縦するために前記シャシに取り付けられた操縦システムであって、前記操縦システムは、前記右駆動輪から独立して前記左駆動輪に左操縦トルクを加えるように連結可能な左操縦トルク機構と、前記左駆動輪から独立して前記右駆動輪に右操縦トルクを加えるように連結可能な右操縦トルク機構とを有する、操縦システムと
を備える、段階と、
前記装置が前記自律運転モードにある場合、
左操縦トルク信号及び右トルク駆動信号を制御装置が決定する段階と、
前記左操縦トルク信号及び前記右トルク駆動信号を前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構を供給し、これにより、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に対して異なる左角速度及び右角速度をもたらすことで前記装置を制御可能に操縦する段階と
を備える方法。
【請求項５２】
前記正トルク機構は単一の正トルクモータを有し、
前記方法は、前記左駆動輪と前記右駆動輪との間で正駆動トルクを分割することで、前記左正駆動トルクを前記左駆動輪に供給し且つ前記右正駆動トルクを前記右駆動輪に供給する段階を備える、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記単一の正トルクモータをトランスアクスルに連結し、次に前記トランスアクスルを前記左駆動輪及び前記右駆動輪に連結し、これにより、前記正駆動トルクを前記左駆動輪と前記右駆動輪との間で分割する段階を備える、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記正トルク機構は、前記左正駆動トルクを前記左駆動輪に供給するように連結された左正トルクモータと、前記右正駆動トルクを前記右駆動輪に供給するように連結された右正トルクモータとを有する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
前記左操縦トルク機構は、左負操縦トルク機構を有し、
前記方法は、前記左負操縦トルク機構を用いて前記左駆動輪に左負操縦トルクを加える段階を備え、前記左負操縦トルクは、前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を減速させるように作用する、請求項５１から５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
前記右操縦トルク機構は、右負操縦トルク機構を有し、
前記方法は、前記右負操縦トルク機構を用いて前記右駆動輪に右負操縦トルクを加える段階を備え、前記右負操縦トルクは、前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を減速させるように作用する、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記装置が前記自律運転モードにある場合、前記左操縦トルク信号及び前記右操縦トルク信号を互いに異なるように決定することによって、且つこれらの異なる左操縦トルク信号及び右操縦トルク信号を前記左負操縦トルク機構及び前記右負操縦トルク機構に供給することによって、前記装置を操縦する段階を備え、これにより、前記左負操縦トルク機構及び前記右負操縦トルク機構は、異なる量の左負操縦トルクを前記左駆動輪に加え、異なる量の右負操縦トルクを前記右駆動輪に加えることになる、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構はそれぞれ、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に機械的に連結可能な左操縦モータ及び右操縦モータを有する、請求項５６又は５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記左操縦モータは、左制動機構によって前記左駆動輪に機械的に連結可能であり、
前記方法は、前記装置が前記自律運転モードにある場合には、前記左制動機構を前記左駆動輪に機械的に連結する段階と、前記装置が前記手動運転モードにある場合には、前記左駆動輪に左負操縦トルクを加えないように前記左制動機構を機械的に分離する段階とを備え、
前記右操縦モータは、右制動機構によって前記右駆動輪に機械的に連結可能であり、
前記方法は、前記装置が前記自律運転モードにある場合には、前記右制動機構を前記右駆動輪に機械的に連結する段階と、前記装置が前記手動運転モードにある場合には、前記右駆動輪に右負操縦トルクを加えないように前記右制動機構を機械的に分離する段階とを備える、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記左操縦モータは、前記左駆動輪に摩擦によって連結可能な左ランナーホイールを有する左操縦機構によって前記左駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記左ランナーホイールを前記左駆動輪と共に回転させ、
前記右操縦モータは、前記右駆動輪に摩擦によって連結可能な右ランナーホイールを有する右操縦機構によって前記右駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記右ランナーホイールを前記右駆動輪と共に回転させる、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記左駆動輪に連結された前記左ランナーホイールを維持する段階と、
前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記右駆動輪に連結された前記右ランナーホイールを維持する段階と
を備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記装置が前記自律運転モードにある場合には、前記左ランナーホイールを摩擦によって前記左駆動輪に連結し、前記装置が前記手動運転モードにある場合には、前記左駆動輪に左負操縦トルクを加えないように前記左ランナーホイールを機械的に分離する段階と、
前記装置が前記自律運転モードにある場合には、前記右ランナーホイールを摩擦によって前記右駆動輪に連結し、前記装置が前記手動運転モードにある場合には、前記右駆動輪に右負操縦トルクを加えないように前記右ランナーホイールを機械的に分離する段階と
を備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
左負操縦トルク及び右負操縦トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪に加えると、前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールの前記左駆動輪及び前記右駆動輪への前記摩擦による連結によって、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータが回転し、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータが回転するとエネルギーが発生し、発生した前記エネルギーは電荷貯蔵装置に接続される、請求項６０から６２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６４】
正の左操縦トルク信号を加えることで、前記左駆動輪に左正操縦トルクを加え、前記左正操縦トルクが前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用し、
負の左操縦トルク信号を加えることで、前記左駆動輪に左負操縦トルクを加え、前記左負操縦トルクが前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を減速するように作用するよう、前記左操縦トルク機構を構成する段階を備える、請求項５１から５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６５】
正の右操縦トルク信号を加えることで、前記右駆動輪に右正操縦トルクを加え、前記右正操縦トルクが前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用し、
負の右操縦トルク信号を加えることで、前記右駆動輪に右負操縦トルクを加え、前記右負操縦トルクが前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を減速するように作用するよう、前記右操縦トルク機構を構成する段階を備える、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記装置が前記自律運転モードにある場合、前記左操縦トルク信号及び前記右操縦トルク信号を互いに異なるように決定することによって、且つこれらの異なる左操縦トルク信号及び右操縦トルク信号を前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構に供給することによって、前記装置を操縦する段階を備え、これにより、前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構は、異なる量の左操縦トルクを前記左駆動輪に加え、異なる量の右操縦トルクを前記右駆動輪に加えることになる、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構はそれぞれ、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に機械的に連結可能な左操縦モータ及び右操縦モータを有する、請求項６５又は６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記左操縦モータは、前記左駆動輪に摩擦によって連結可能な左ランナーホイールを有する左操縦機構によって前記左駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記左ランナーホイールを前記左駆動輪と共に回転させ、
前記右操縦モータは、前記右駆動輪に摩擦によって連結可能な右ランナーホイールを有する右操縦機構によって前記右駆動輪に機械的に連結可能であり、前記装置が前記自律運転モードにある場合に前記右ランナーホイールを前記右駆動輪と共に回転させる、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記左駆動輪に連結された前記左ランナーホイールを維持する段階と、
前記装置が前記自律運転モードにある場合、及び前記装置が前記手動運転モードにある場合、摩擦によって前記右駆動輪に連結された前記右ランナーホイールを維持する段階と
を備える、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記装置が前記自律運転モードにある場合には、前記左ランナーホイールを摩擦によって前記左駆動輪に連結し、前記装置が前記手動運転モードにある場合には、前記左駆動輪に左負操縦トルクを加えないように前記左ランナーホイールを機械的に分離する段階と、
前記装置が前記自律運転モードにある場合には、前記右ランナーホイールを摩擦によって前記右駆動輪に連結し、前記装置が前記手動運転モードにある場合には、前記右駆動輪に右負操縦トルクを加えないように前記右ランナーホイールを機械的に分離する段階と
を備える、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
左負操縦トルク及び右負操縦トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪に加えると、前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールの前記左駆動輪及び前記右駆動輪への前記摩擦による連結によって、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータが回転し、前記左操縦モータ及び前記右操縦モータが回転するとエネルギーが発生し、発生した前記エネルギーは電荷貯蔵装置に接続される、請求項６８から７０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７２】
前記左操縦トルク機構は、前記左駆動輪に左正操縦トルクを加えるように連結可能な左正操縦トルク機構を有し、前記左正操縦トルクは、前記シャシに対する前記左駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用する請求項５１から５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
前記右操縦トルク機構は、前記右駆動輪に右正操縦トルクを加えるように連結可能な右正操縦トルク機構を有し、前記右正操縦トルクは、前記シャシに対する前記右駆動輪のあらゆる回転を加速するように作用する、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記装置を（ハードウェア及び／又はソフトウェアで実装された）ユーザ設定可能なスイッチを用いて、前記自律運転モードから前記手動運転モードに切り替える段階を備える、請求項５１から７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
ユーザインタフェースを提供する段階と、
前記手動運転モードにおいて、前記ユーザインタフェースを介して、左正駆動命令及び右正駆動命令を受け取る段階であって、これらの駆動命令によって、前記左駆動輪に加えられた前記左正駆動トルクと前記右駆動輪に加えられた前記右正駆動トルクとを作業者が制御する、段階と
を備える、請求項５１から７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
前記左正駆動命令及び前記右正駆動命令を前記制御装置で受信する段階と、
前記制御装置が１つ又は複数の対応する正駆動トルク信号を前記正トルク機構に供給して、前記正トルク機構に前記左正駆動トルク及び前記右正駆動トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪へ供給させる段階と、
前記制御装置が前記１つ又は複数の対応する正駆動トルク信号を開ループ方式で決定する段階と
備える、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記ユーザインタフェースは前記シャシから遠隔に配置され、前記ユーザインタフェースと前記制御装置との間で無線通信を実行する、請求項７５又は７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記装置が前記手動運転モードにある場合に前記装置を操縦するためのハンドルを提供する段階を備え、前記装置が前記手動運転モードにある場合に、前記ハンドルに力を加えることによって、前記装置の動きを操作するために、前記ハンドルは前記シャシに連結され且つ作業者が握れるように形作られている、請求項５１から７７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７９】
前記ハンドルに加えられた前記力を前記左駆動輪及び前記右駆動輪に機械的に伝達し、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を前記シャシに対して異なる角速度で回転させる段階を備える、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記装置が前記手動運転モードにある場合、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に横方向の力を加え、これにより、前記シャシに対してこれらの駆動輪の方向を変えるように前記作業者が操作可能な手動モード操縦機構を提供する段階を備える、請求項５１から７７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８１】
前記装置が前記手動運転モードにある場合、前記正トルク機構に異なる左駆動トルク及び右駆動トルクを前記左駆動輪及び前記右駆動輪へ供給させるように、前記作業者が操作可能な手動モード操縦機構を提供する段階を備える、請求項５１から７７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８２】
前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールの角速度を示すパラメータを測定し、これらの測定値を前記制御装置に提供する段階を備え、前記手動運転モードで運転している場合、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転によって、前記左ランナーホイール及び前記右ランナーホイールが対応して回転することになり、
前記方法は、
前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構に供給された場合に前記左操縦モータ及び前記右操縦モータの有効電流を最小限に抑える左操縦トルク信号及び右操縦トルク信号を前記制御装置が決定する段階と、
前記左操縦トルク信号及び前記右操縦トルク信号を前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構に加えて、前記左駆動輪及び前記右駆動輪が前記左操縦機構及び前記右操縦機構から物理的に切り離されたかのように回転するフリーホイール効果を模擬する段階と
を備える、請求項６１から６９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８３】
前記左駆動輪及び前記右駆動輪の角速度を示すパラメータを測定し、これらの測定値を前記制御装置に提供する段階を備え、作業者は、前記手動運転モードで運転している場合、ユーザインタフェースを介して、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の名目上の角速度に対応する名目上の左正駆動信号及び名目上の右正駆動信号を前記左正トルクモータ及び前記右正トルクモータに設定し、次に、前記左駆動輪及び前記右駆動輪が前記名目上の角速度と異なる実際の左角速度及び実際の右角速度を有するように前記装置を操縦し、
前記方法は、前記制御装置が左フリーホイール調整及び右フリーホイール調整を決定し、前記左フリーホイール調整及び前記右フリーホイール調整を前記名目上の左正駆動信号及び前記名目上の右正駆動信号に加えて、その結果として生じる左正駆動信号及び右正駆動信号を取得する段階を備え、これらの正駆動信号は、左正トルクモータ及び右正トルクモータに加られた場合、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を前記実際の左角速度及び前記実際の右角速度で回転させ、これにより、前記左駆動輪及び前記右駆動輪に差動トルクが加えられ、これらの駆動輪を前記名目上の角速度以外の角速度で回転させる必要性を最小限に抑えるフリーホイール効果を模擬する、請求項５４に記載の方法。
【請求項８４】
前記シャシに取り付けられた１つ又は複数のカメラを用いて、前記装置が作動する環境の画像をキャプチャする段階を備える、請求項５１から８３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８５】
前記装置が作動する前記環境の天井の画像を、カメラの視野が主に上方に方向付けられように前記シャシに取り付けられた前記１つ又は複数のカメラのうち少なくとも１つを用いてキャプチャする段階を備える、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記シャシに取り付けられた１つ又は複数の距離センサを用いて、前記装置が作動する前記環境の中にある物体に関連した距離情報をキャプチャする段階を備える、請求項８４又は８５に記載の方法。
【請求項８７】
１つ又は複数の移動量計測センサを用いて、移動量計測データをキャプチャする段階を備える、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
教示モード及び反復モードで運転する段階を備え、
前記教示モードの間、前記装置は前記手動運転モードにあり、前記方法は、経路に沿った複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に前記１つ又は複数のカメラを用いて画像データをキャプチャし記憶する段階を備え、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記方法は、前記１つ又は複数のカメラを用いて、画像データをキャプチャして画像データフィードバックを提供し、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記画像データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク機構に加えられる正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備える、請求項８４から８７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８９】
前記反復モードの間、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのうち現在のノードに関してキャプチャされ記憶された前記画像データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を前記制御装置が決定し、前記装置が前記経路を進むにつれて前記現在のノードを更新する段階を備える、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記反復モードの間、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのサブセットに関してキャプチャされ記憶された前記画像データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備え、前記複数のノードの前記サブセットは前記装置の現在位置の近傍範囲閾値に対応し、前記装置が前記経路を進むにつれて、前記複数のノードの前記サブセットを更新する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９１】
前記反復モードの間、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードの全てに関してキャプチャされ記憶された前記画像データを組み込んだマップとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備える、請求項８８に記載の方法。
【請求項９２】
教示モード及び反復モードで運転する段階を備え、
前記教示モードの間、前記装置は前記手動運転モードにあり、前記方法は、経路に沿った前記複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に距離的手がかりをキャプチャし記憶する段階を備え、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記方法は、距離データをキャプチャして距離データフィードバックを提供し、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備える、請求項８８から９１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９３】
前記反復モードの間、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのうち現在のノードに関してキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち前記１つ又は複数を前記制御装置が決定し、前記装置が前記経路を進むにつれて前記現在のノードを更新する段階を備える、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記反復モードの間、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのサブセットに関してキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち前記１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備え、前記複数のノードの前記サブセットは前記装置の現在位置の近傍範囲閾値に対応し、前記装置が前記経路を進むにつれて、前記複数のノードの前記サブセットを更新する、請求項９２に記載の方法。
【請求項９５】
前記反復モードの間、前記距離データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードの全てに関してキャプチャされ記憶された前記距離的手がかりを組み込んだマップとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち前記１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備える、請求項９２に記載の方法。
【請求項９６】
教示モード及び反復モードで運転する段階を備え、
前記教示モードの間、前記装置は前記手動運転モードにあり、前記方法は、経路に沿った前記複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に参照移動量計測データをキャプチャし記憶する段階を備え、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記方法は、移動量計測データをキャプチャして移動量計測データフィードバックを提供し、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備える、請求項８８から９５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９７】
前記反復モードの間、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのうち現在のノードに関してキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち前記１つ又は複数を前記制御装置が決定し、前記装置が前記経路を進むにつれて前記現在のノードを更新する段階を備える、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記反復モードの間、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのサブセットに関してキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち前記１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備え、前記複数のノードの前記サブセットは前記装置の現在位置の近傍範囲閾値に対応し、前記装置が前記経路を進むにつれて、前記複数のノードの前記サブセットを更新する、請求項９６に記載の方法。
【請求項９９】
前記反復モードの間、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードの全てに関してキャプチャされ記憶された前記参照移動量計測データを組み込んだマップとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左操縦トルク駆動信号、及び前記右操縦トルク駆動信号のうち前記１つ又は複数を前記制御装置が決定する段階を備える、請求項９６に記載の方法。
【請求項１００】
前記ロボット車両装置は自動床洗浄機を備え、前記シャシは前記自動床洗浄機の下に位置する床面を洗浄するための洗浄システムを支える、請求項５１から９９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０１】
自動床洗浄機の装置であって、
前記装置の下に位置する床面を洗浄するための洗浄システムを支えるシャシと、
前記装置が自律運転モードにある場合、前記床面の上で前記装置を制御可能に動かし、且つ前記床面の上で前記装置の動きを操作するために前記シャシに取り付けられた操縦システムであって、左駆動輪と右駆動輪との間で正駆動トルクを分割するように連結された正トルク機構を有する操縦システムと、
前記右駆動輪から独立して前記左駆動輪にトルクを加えるように連結可能な左操縦トルク機構と、
前記左駆動輪から独立して前記右駆動輪にトルクを加えるように連結可能な右操縦トルク機構と、
前記装置が自律運転モードにある場合、前記正トルク機構に正トルク駆動信号を供給し、前記左操縦トルク機構に左操縦トルク駆動信号を供給し、前記右操縦トルク機構に右操縦トルク駆動信号を供給するように連結可能であり、前記装置が自律運転モードにある場合、前記正トルク駆動信号、前記左トルク駆動信号、及び前記右トルク駆動信号を決定することで、前記床面の上で前記装置を制御可能に動かし、前記床面の上で前記装置の動きを操作するように構成された制御装置と
を備える、装置。
【請求項１０２】
前記装置を前記自律運転モードから手動運転モードに切り替える（ハードウェア及び／又はソフトウェアで実装された）ユーザ設定可能なスイッチを備え、前記手動運転モードにおいて、前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構はそれぞれ、前記左駆動輪及び前記右駆動輪にトルクを加えないように分離される、請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０３】
ユーザインタフェースを備え、前記手動運転モードにおいて、作業者が、前記ユーザインタフェースを介して、前記正トルク機構への前記正トルク駆動信号を制御し、これにより、前記床面の上で前記装置を動かす、請求項１０２に記載の装置。
【請求項１０４】
前記シャシに連結されたハンドルであって、前記装置が前記手動運転モードにある場合、前記ハンドルに力を加えることによって前記床面の上で前記装置の動きを操作するために、作業者が握れるように構成されたハンドルを備える、請求項１０２又は１０３に記載の装置。
【請求項１０５】
前記装置が作動する環境の画像をキャプチャするために、前記シャシに取り付けられた１つ又は複数のカメラを備える、請求項１０１から１０４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０６】
前記１つ又は複数のカメラのうち少なくとも１つは、前記装置が作動する前記環境の天井の画像をキャプチャするために、カメラの視野が主に上方に方向付けられるよう前記シャシに取り付けられる、請求項１０５に記載の装置。
【請求項１０７】
１つ又は複数の移動量計測センサを備える、請求項１０１から１０６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０８】
前記制御装置は教示モード及び反復モードで作動するように構成され、
前記教示モードの間、前記装置は手動運転モードにあり、前記１つ又は複数のカメラは、経路に沿った複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に画像データをキャプチャして記憶し、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記１つ又は複数のカメラは画像データをキャプチャして画像データフィードバックを提供し、前記制御装置は、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記画像データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左トルク駆動信号、及び前記右トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項１０５から１０７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０９】
前記教示モードの間、前記装置は手動運転モードにあり、前記１つ又は複数の移動量計測センサは、経路に沿った前記複数のノードのそれぞれにおいて、前記装置が前記経路に沿って動いている間に移動量計測データをキャプチャして記憶し、
前記反復モードの間、前記装置は前記自律運転モードにあり、前記１つ又は複数の移動量計測センサは移動量計測データをキャプチャして移動量計測データフィードバックを提供し、前記制御装置は、前記移動量計測データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記移動量計測データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左トルク駆動信号、及び前記右トルク駆動信号のうち１つ又は複数を決定するように構成される、請求項１０７又は１０８に記載の装置。
【請求項１１０】
前記装置が前記自律運転モードにある場合、前記１つ又は複数のカメラは画像フィードバックデータをキャプチャし、前記画像フィードバックデータを前記制御装置に提供するように連結され、前記制御装置は、前記画像フィードバックデータに基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左トルク駆動信号、及び前記右トルク駆動信号のうち少なくとも１つを決定するように構成される、請求項１０５又は１０６に記載の装置。
【請求項１１１】
前記装置が前記自律運転モードにある場合、前記１つ又は複数の移動量計測センサは移動量計測フィードバックデータをキャプチャし、前記移動量計測フィードバックデータを前記制御装置に提供するように連結され、前記制御装置は、前記移動量計測フィードバックデータに基づいて、前記正トルク駆動信号、前記左トルク駆動信号、及び前記右トルク駆動信号のうち少なくとも１つを決定するように構成される、請求項１０６に記載の装置。
【請求項１１２】
前記教示モードの間、前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構はそれぞれ、前記左駆動輪及び前記右駆動輪にトルクを加えないように分離される、請求項１０８又は１０９に記載の装置。
【請求項１１３】
前記シャシに連結されたハンドルであって、教示モードの間、前記ハンドルに力を加えることによって前記床面の上で前記装置の動きを操作するために、作業者が握れるように構成されたハンドルを備える、請求項１１２に記載の装置。
【請求項１１４】
床面の上で自動床洗浄機を制御可能に動かし、且つ前記床面の上で前記自動床洗浄機の動きを操作するための方法であって、前記方法は、
自動床洗浄機を提供する段階であって、前記自動床洗浄機は、前記自動床洗浄機の下に位置する床面を洗浄するための洗浄システムを支えるシャシと、左駆動輪と右駆動輪との間で正駆動トルクを分割するように連結された正トルク機構と、前記右駆動輪から独立して前記左駆動輪にトルクを加えるように連結可能な左操縦トルク機構と、前記左駆動輪から独立して前記右駆動輪にトルクを加えるように連結可能な右操縦トルク機構とを有する、段階と、
自律運転モードの間、前記正トルク機構に正トルク駆動信号を供給し、前記左操縦トルク機構に左トルク駆動信号を供給し、前記右操縦トルク機構に右トルク駆動信号を供給するように制御装置を連結する段階と、
前記制御装置が、前記正トルク駆動信号、前記左トルク駆動信号、及び前記右トルク駆動信号を決定する段階であって、これにより、前記自律運転モードの間、床面の上で前記自動床洗浄機を制御可能に動かし、前記床面の上で前記自動床洗浄機の動きを操作する、段階と
を備える、方法。
【請求項１１５】
前記自動床洗浄機を前記自律運転モードから手動運転モードに切り替える段階を備え、前記自動床洗浄機を手動運転モードに切り替える段階は、前記左駆動輪及び前記右駆動輪にトルクを加えないように前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構をそれぞれ分離する段階を含む、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
本明細書に記載されたその他の請求項のいずれかの任意の特徴、それらの特徴の組み合わせ、又はそれらの特徴の部分的組み合わせを備える、請求項１１４又は１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
床面の上で自動床洗浄機を制御可能に動かすための方法であって、前記方法は、
自動床洗浄機を提供する段階であって、前記自動床洗浄機は、前記自動床洗浄機に下に位置する床面を洗浄するための洗浄システムを支えるシャシと、左トルクを左駆動輪に加え、且つ右トルクを右駆動輪に加えるように連結された１つ又は複数のトルク機構とを有する、段階と、
前記装置が作動する環境の画像をキャプチャするために、前記シャシに取り付けられる１つ又は複数のカメラを提供する段階と、
制御装置を連結して教示モード及び反復モードを提供する段階と
を備え、
前記教示モードの間、前記自動床洗浄機は手動運転モードにあり、前記自動床洗浄機は、前記自動床洗浄機に操縦力を加える作業者によって操縦され、前記１つ又は複数のカメラは、経路に沿った複数のノードのそれぞれにおいて、前記自動床洗浄機が前記経路に沿って動いている間に画像データをキャプチャし記憶し、
前記反復モードの間、前記自動床洗浄機は自律運転モードにあり、前記１つ又は複数のカメラは画像データをキャプチャして画像データフィードバックを提供し、前記制御装置は、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記画像データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、１つ又は複数のトルク駆動信号を決定するように構成され、また１つ又は複数のトルク駆動信号を前記１つ又は複数のトルク機構に供給するように連結され、これにより、前記左トルク及び前記右トルクを発生させ、前記床面の上で前記自動床洗浄機を制御可能に動かす、方法。
【請求項１１８】
前記１つ又は複数のカメラのうち少なくとも１つは、前記装置が作動する前記環境の天井の画像をキャプチャするために、カメラの視野が主に上方に方向付けられるよう前記シャシに取り付けられる、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
前記１つ又は複数のトルク機構は、前記左トルクを前記左駆動輪に加えるための１つ又は複数の左トルク機構と、前記右トルクを前記右駆動輪に加えるための１つ又は複数の右トルク機構とを有し、
前記反復モードの間、前記制御装置は、前記画像データフィードバックと、前記教示モードの間に前記複数のノードのそれぞれにおいてキャプチャされ記憶された前記画像データのうち少なくとも一部との比較に少なくとも部分的に基づいて、１つ又は複数の左トルク駆動信号及び１つ又は複数の右トルク駆動信号を決定するように構成され、また前記１つ又は複数の左トルク駆動信号を１つ又は複数の左トルク機構に、前記１つ又は複数の右トルク駆動信号を１つ又は複数の右トルク機構にそれぞれ供給するように連結され、これにより、前記左トルク及び前記右トルクを発生させ、前記床面の上で前記自動床洗浄機を制御可能に動かす、請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
本明細書に記載されたその他の請求項のいずれかの任意の特徴、それらの特徴の組み合わせ、又はそれらの特徴の部分的組み合わせを備える、請求項１１７から１１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２１】
手動で作動可能な自動床洗浄機を改造して、自律運転モードを提供するための方法であって、前記方法は、
自動床洗浄機を提供する段階であって、前記自動床洗浄機は、前記自動床洗浄機の下に位置する床面を洗浄するための洗浄システムを支えるシャシと、左駆動輪と右駆動輪との間で正駆動トルクを分割するように連結された正トルク機構とを有する、段階と、
前記シャシに左操縦トルク機構を取り付ける段階であって、前記左操縦トルク機構は、前記右駆動輪から独立して前記左駆動輪にトルクを加えるように連結可能である、段階と、
前記シャシに右操縦トルク機構を取り付ける段階であって、前記右操縦トルク機構は、前記左駆動輪から独立して前記右駆動輪にトルクを加えるように連結可能である、段階と、
自律運転モードの間、前記正トルク機構に正トルク駆動信号を供給し、前記左操縦トルク機構に左トルク駆動信号を供給し、前記右操縦トルク機構に右トルク駆動信号を提供するように制御装置を連結する段階と、
前記制御装置が、前記正トルク駆動信号、前記左トルク駆動信号、及び前記右トルク駆動信号を決定し、これにより、前記自律運転モードの間、床面の上で前記自動床洗浄機を制御可能に動かし、前記床面の上で前記自動床洗浄機の動きを操作する、段階と
を備える、方法。
【請求項１２２】
前記自動床洗浄機を前記自律運転モードから手動運転モードに切り替える（ハードウェア及び／又はソフトウェアで実装された）ユーザ設定可能なスイッチを取り付ける段階を備え、前記手動運転モードにおいて、前記左操縦トルク機構及び前記右操縦トルク機構はそれぞれ、前記左駆動輪及び前記右駆動輪にトルクを加えないように分離される、請求項１２１に記載の方法。
【請求項１２３】
本明細書に記載されたその他の請求項のいずれかの任意の特徴、それらの特徴の組み合わせ、又はそれらの特徴の部分的組み合わせを備える、請求項１２１又は１２２に記載の方法。
【請求項１２４】
本明細書又は添付図面において示された又は説明された、任意の特徴、それらの特徴の組み合わせ、又はそれらの特徴の部分的組み合わせを備える、装置。
【請求項１２５】
本明細書又は添付図面において示された又は説明された、任意の特徴、それらの特徴の組み合わせ、又はそれらの特徴の部分的組み合わせを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、床洗浄の分野に関する。特定の実施形態によって、手動制御運転モードと自律運転モードとを切り替え可能な床洗浄装置（床洗浄機）が提供される。
【背景技術】
【０００２】
従来の床洗浄機は、清掃業界では「自動床洗浄機」として一般に知られている。一般的な自動床洗浄機（手押し式自動床洗浄機として知られている）は、自動床洗浄機の動きを制御するためにユーザが握るハンドルバーなどを含む。先行技術の自動床洗浄機はトランスアクスルに連結された単一のモータによって自動推進する。トランスアクスルは、モータの減速装置（変速機）として、また２つの駆動輪の間でトルクを分割する差動装置としても機能を果たす。ユーザは、モータの速度（及び対応する自動床洗浄機の速度）を好適な制御入力（例えば、手動のスロットル制御機構のノブ、スライダー、又は何らかの他の好適な形態）を介して制御する。先行技術の自動床洗浄機の洗浄機能及び他のパラメータ（例えば、ブラシ速度、洗剤吐出速度）は、通常、作業者によって手動で設定されるか、又は駆動速度との相関関係で作動するように設定される。自動床洗浄機を操縦するために、作業者は、ハンドルバーに力を行使することによって手動で物理的に装置の向きを変えたり、装置を誘導したりする。典型的な先行技術の自動床洗浄機は、異なるトルクを異なる駆動輪に加えることで操縦を容易にするための、いかなる制御可能な入力部も含まない。その代わり、そのような先行技術の自動床洗浄機の向きを変えるには、ユーザがかなり大きい力を加える必要がある。
【０００３】
自動床洗浄機の運転への、ユーザである人間の関与を減らしたいという一般的な欲求がある。
【０００４】
状況によっては、自律的な自動床洗浄機能を設けた自動床洗浄機を提供したいという欲求もある。
【０００５】
状況によっては、従来の（手動操作の）自動床洗浄機を改造して、自律的な自動床洗浄機能を可能にしたいという欲求もある。
【０００６】
自動床洗浄機の自律運転は、状況によっては有利になり得るが、（例えば、特別な注意を必要とする特定の領域の床を洗浄する場合、空間的に限られた特定の領域の床を洗浄する場合、洗浄する床の上に他の人間が存在する場合、洗浄する床の領域が急速に変化する場合などに）自動床洗浄機の手動操作を容易にすること、又は自動床洗浄機の自律的な自動床洗浄機能と手動操作を切り替えることが望ましくなり得る状況がある。状況によっては、そのような手動操作が、従来の（すなわち手動操作の）自動床洗浄機の操作に（ユーザ体験の観点から）できるだけ近いことという欲求がある。
【０００７】
前述の関連技術の例及びそれに関連した限界は、例示的なものであり、これだけに限定することを意図するものではない。本明細書を読み、図面を検討すると、関連技術の他の限界が当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
例示的な実施形態が添付図面の参照図に例示されている。本明細書に開示される実施形態及び図は、限定的ではなく例示的であるとみなされることが意図されている。
【０００９】
【図１Ａ】特定の実施形態による、手動制御運転モードと自律運転モードとを切り替え可能な自動床洗浄機の操縦システムの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの自動床洗浄機及び操縦システムの例示的な実施形態の概略図である。
【図１Ｃ】図１Ａの自動床洗浄機及び操縦システムの別の例示的な実施形態の概略図である。図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、本明細書において集合的に図１と呼ばれることがある。
【００１０】
【図２Ａ】図１Ｂの自律運転モードの操縦システムを備えた図１Ａの自動床洗浄機に関する複数の構成要素の概略図である。
【図２Ｂ】図１Ｂの手動運転モードの操縦システムを備えた図１Ａの自動床洗浄機に関する複数の構成要素の概略図である。
【図２Ｃ】図１Ｃの自律運転モードの操縦システムを備えた図１Ａの自動床洗浄機に関する複数の構成要素の概略図である。
【図２Ｄ】図１Ｃの手動運転モードの操縦システムを備えた図１Ａの自動床洗浄機に関する複数の構成要素の概略図である。
【図２Ｅ】フィードフォワード式フリーホイール制御を実装するための方法を示す概略フローチャートである。
【００１１】
【図３】特定の実施形態による、教示モード及び反復モードで運転する図１の自動床洗浄機と共に用いるのに好適な位置推定・ナビゲーションシステム（ＬＮＳ）のステートマシン表示である。
【図３Ｂ】別の特定の実施形態による、反復モードにある図１の自動床洗浄機と共に用いるのに好適な位置推定・ナビゲーションシステム（ＬＮＳ）のステートマシン表示を図示する。
【００１２】
【図４】特定の実施形態による、図１の自動床洗浄機と共に用いるのに好適なＬＮＳソフトウェアアーキテクチャの概略図である。
【図４Ｂ】別の特定の実施形態による、図１の自動床洗浄機と共に用いるのに好適なＬＮＳソフトウェアアーキテクチャを図示する。
【００１３】
【図５】ユーザが図１の自動床洗浄機を第１の行程に誘導でき、図１の自動床洗浄機が第２の行程及びその後の行程を自律的に履行できる経路の概略図である。
【００１４】
【図６】図６の（Ａ）〜（Ｄ）（集合的に図６とする）は、特定の実施形態に従って、図１の自動床洗浄機のカメラによってキャプチャされた画像データの概略図であり、そのような画像データを保存された特徴点データと比較して、自律運転中の自動床洗浄機をどのように誘導し得るかを示す。
【００１５】
【図７】特定の実施形態による自動床洗浄機の概略図であり、この自動床洗浄機は、手動（例えば、手押し式）運転モード及び自律（作業者を伴わない）運転モードの両方を提供するように改造された手押し式自動床洗浄機、又は手動（例えば、手押し式）運転モード及び自律（作業者を伴わない）運転モードで動作可能な新設の自動床洗浄機を含んでよい。図１の操縦システム（又はその構成要素）は、図７の自動床洗浄機に組み込まれてよい。
【００１６】
【図８】特定の実施形態による、図１の自動床洗浄機に関連して用いられ得る遠隔監視システムの概略図である。
【００１７】
【図９Ａ】特定の実施形態に従って、選択経路内にある次のノードから参照観察の追跡をいつ開始するかを決定するのに用いられ得る１つの手法を概略的に例示する。
【図９Ｂ】特定の実施形態に従って、選択経路内にある次のノードから参照観察の追跡をいつ開始するかを決定するのに用いられ得る１つの手法を概略的に例示する。
【００１８】
【図１０】特定の実施形態による、自律モードにある図１の自動床洗浄機の図１Ｃの操縦システムを制御するのに好適なフィードバック制御システム／アルゴリズムのブロック図表示である。
【００１９】
【図１１】別の特定の実施形態による、自律モードにある図１の自動床洗浄機の図１Ｃの操縦システムを制御するのに好適なＭＩＭＯ制御システム／アルゴリズムのブロック図表示である。
【図１２】自動床洗浄機及び操縦システムに関する例示的な実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の説明の全体にわたって、より完全な理解を当業者に提供するために、具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本開示を不必要に曖昧にするのを避けるために、よく知られた要素を詳細に示したり、説明したりはしていない場合がある。したがって、説明及び図面は、限定的意味ではなく、例示的意味で考えられるべきである。
【００２１】
本発明の各態様によって、手動（例えば、手押し式）モード及び自律（作業者を伴わない）モードでの運転が可能であり、そのような運転モードの切り替えが可能な自動床洗浄機と、この自動床洗浄機を実現するための方法、並びに、既存の手押し式自動床洗浄機を改造してこの機能を実現するための装置及び方法が提供される。特定の実施形態及び／又は本発明の態様では、自律制御能力によって、手動（手押し式）モードで自動床洗浄機を用いる作業者の能力が明らかに損なわれることはない。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態及び／又は態様によって、自律制御のために教示モード及び反復モードが設けられることは有利である。本発明の特定の実施形態及び／又は態様が、単一の正トルク機構を用いて、左駆動輪及び右駆動輪の間で正駆動トルクを分割するとともに、左駆動輪及び右駆動輪のそれぞれに対して個々に制御可能な操縦トルク機構を用いる操縦システムを含む。本発明の特定の実施形態及び／又は態様において、制御可能な操縦トルク機構は負トルク機構を含み、負トルク機構のそれぞれは、それぞれの駆動輪に負トルクを供給し（又は負トルクを伝え）、負トルクを異なる駆動輪に異なるように加えることによって、自動床洗浄機を操縦する。本発明の特定の実施形態及び／又は態様において、制御可能な操縦トルク機構は、正トルク及び負トルクの両方をそれぞれの駆動輪に供給してよい。そのような実施形態において、操縦は、異なる操縦トルク（正及び／又は負）を異なる駆動輪に加えることで実現されてよい。本発明の特定の実施形態及び／又は態様が、フリーホイール効果を模擬する制御モードを提供する。本発明の特定の実施形態及び／又は態様において、操縦トルク機構は、負トルクモードで動作している場合、回生制動によってエネルギーを獲得する。
【００２３】
図７は、特定の実施形態による自動床洗浄機１０１の概略図である。より詳細に以下に説明されるように、自動床洗浄機１０１は、手動（例えば手押し式）運転モード及び自律（作業者を伴わない）運転モードの両方を提供するように改造された手押し式自動床洗浄機を含んでよい。追加的に又は代替的に、自動床洗浄機１０１は、手動（例えば手押し式）運転モード及び自律（作業者を伴わない）運転モードでの動作が可能な新設の自動床洗浄機を含んでよい。自動床洗浄機１０１は、床などを洗浄するのに用いられる洗浄システム７０１を支えるシャシ７００を含む。例示された実施形態の特定の事例において、洗浄システム７０１は、洗浄液吐出用タンク７１６、洗浄液吐出器７０４、洗浄ヘッド７０２、廃液回収システム（通常は、水切りブレード及び／又は真空掃除機）７１０、及び廃液回収タンク７１２を含む。動作中（すなわち、洗浄しているとき）、洗浄液吐出用タンク７１６は、洗浄液（通常、洗浄溶液と混合した水）を洗浄液吐出器７０４を介して洗浄ヘッド７０２に供給する。例示された図７の実施形態の洗浄ヘッド７０２は、１つ又は複数の（通常は１つ又は２つの）回転式の又は別の方法で可動式のブラシを含み、これらのブラシは様々な形状を有してよい。洗浄ヘッド７０２のブラシは、好適なモータを有する１つ又は複数の好適な駆動システムによって動かされてよい。いくつかの実施形態において、洗浄ヘッド７０２のブラシは、モータをブラシに直接連結することで、又は変速装置、滑車装置などの何らかの減速の形態を用いて、電気モータによって回転する（又は別の方法で動く）。いくつかの実施形態において、洗浄ヘッド７０２のブラシが動く速度は調整可能である。洗浄液吐出器７０４によって洗浄溶液が洗浄ヘッド７０２に吐出されながら、洗浄ヘッド７０２のブラシが動くことで、自動床洗浄機１０１の下にある床が洗浄されることになる。廃液回収システム７１０（例示された図７の実施形態では、水切りブレード又は真空掃除機を有する）が使用済み洗浄液及びそこに含まれているゴミを回収し、それらを廃液回収タンク７１２に蓄える。いくつかの実施形態において、ゴミを含んだ使用済み洗浄液はフィルタを通され、濾過された液体は洗浄液吐出用タンク７１６に戻されて再利用される。
【００２４】
例示された図７の実施形態の自動床洗浄機１０１は、シャシ７００に取り付けられた一対の駆動輪１０２及び１０４（図７には一方だけが示されている）を有する。より詳細に以下に説明されるように、駆動輪１０２及び１０４に加えられるトルクは、自動床洗浄機１０１を手動及び自律運転モードの両方で動かすのに用いられてよく、自動床洗浄機１０１を自律運転モードで操縦するのに用いられてよい。例示された図７の実施形態の自動床洗浄機１０１は、シャシ７００に取り付けられた１つ若しくは複数のキャスタ車輪７０８又は他の好適な形態の従動（非駆動）輪７０８も有する。例示された図７の実施形態の自動床洗浄機１０１は作業者インタフェース７１４を有し、この作業者インタフェースは、例示された実施形態においてハンドル７１４Ａ及び制御パネル７１４Ｂを含む。ハンドル７１４Ａは、手動（例えば手押し式）運転モードの場合、作業者の手で握られてよい。作業者は、手動モードで運転する場合、自動床洗浄機１０１を操縦するのにハンドル７１４Ａを用いてよい。制御パネル７１４Ｂは、洗浄機能に関連する機械設定を調整するのに作業者によって用いられてよく、それらの機械設定は、限定されるものではないが、ブラシ回転速度、洗浄液吐出速度などである。より詳細に以下に説明されるように、制御パネル７１４Ｂはまた、自律運転モードと手動運転モードを切り替え、教示段階及び／又は反復段階を開始し、経路データを保存してそれを読み込み、動作速度を調整し、システム診断を開始してそれを表示し、他の様々な機械設定を設定してそれらを表示するのにも用いられてよい。いくつかの実施形態において、制御パネル７１４Ｂは自動床洗浄機１０１に固定される。いくつかの実施形態において、制御パネル７１４Ｂは自動床洗浄機１０１から物理的に取り外され、自動床洗浄機１０１の制御装置１１６と（例えば、有線及び／又は無線（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線通信など）を通じて）通信する。いくつかの実施形態において、制御パネル７１４Ｂは物理的なフォームファクタを有する。いくつかの実施形態において、制御パネル７１４Ｂは、アプリケーション、プログラム、ウェブポータルなどの手段によって、従来のコンピュータ又はモバイルコンピューティングデバイスに配置可能なソフトウェアアプリケーションである。制御パネル７１４Ｂは、簡潔にするためにパネルとして説明されているが、パネルとして実装される必要はなく、一般に、機械入力機能及び／又は機械出力機能を有し、本明細書で説明される方式で動作することが可能な任意のユーザインタフェースを含んでよい。
【００２５】
図７に示され、また上述された自動床洗浄機１０１は、１つの特定の種類の自動床洗浄機を表し、この自動床洗浄機は、本発明の様々な実施形態を組み込むように製作されても改造されてもよい。本発明の様々な態様を組み込んだ自動床洗浄機は、図７の自動床洗浄機１０１の特定の特徴を全て含む必要も、それらのうちいずれかを含む必要もない。本発明の様々な実施形態は様々な異なる自動床洗浄機に組み込まれることがあり、それらの自動床洗浄機の一部は、いくつかの点で、図７に示されて説明された自動床洗浄機１０１と異なっていてもよいということを後に続く説明から理解されたい。例示的な自動床洗浄機は、乗車型のチャリオット式自動床洗浄機を含んでよい。
【００２６】
図１Ａは、特定の実施形態による自動床洗浄機１０１用の操縦システム１００の概略図を図示する。自動床洗浄機１０１及びその操縦システム１００は、手動制御運転モードと自律運転モードとを切り替え可能である。いくつかの実施形態において、自動床洗浄機１０１のシャシ７００で支えられ得る操縦システム１００は、従来型の手押し式自動床洗浄機に組み込まれ、手押し式自動床洗浄機が手動制御運転モード及び自律運転モードで作動することが可能になり得る。
【００２７】
図１の実施形態の操縦システム１００は、左駆動輪１０２及び右駆動輪１０４の駆動輪速度を独立して制御することで、自動床洗浄機１０１を操縦する。駆動輪１０２及び１０４が異なる速度で回転する場合、自動床洗浄機１０１は向きを変えることが理解される。例示された実施形態の操縦システム１００は、駆動輪１０２及び１０４のそれぞれに正トルクを供給するのに単一の正トルク機構１０６を用いる。駆動輪１０２及び１０４に加えられるこの正トルクは、自動床洗浄機１０１を前進方向に推進する。例示された実施形態の操縦システム１００は、独立して制御可能な一対の操縦トルク機構１０８及び１０９も有する。操縦トルク機構１０８及び１０９は、正トルク（すなわち、正トルク機構１０６によって加えられたトルクと一致する回転方向のトルク）をそれぞれの駆動輪１０２及び１０４に加えるように、並びに／又は、負トルク（すなわち、正トルク機構１０６によって加えられたトルクの方向に対抗する回転方向、また場合によっては、駆動輪１０２及び１０４のあらゆる回転に対抗する回転方向の制動トルク、減速トルク、及び／又は何らかの他のトルク）をそれぞれの駆動輪１０２及び１０４に加えるように独立して制御可能である。操縦トルク機構１０８及び１０９は、駆動輪１０２及び１０４にトルクを加えるために、独立して制御可能な任意の機構を含み、これにより、駆動輪１０２及び１０４は２種類の異なる回転速度及び／又は累積出力トルクを有する結果になり得ることを理解されたい。独立して制御可能な操縦トルク機構１０８及び１０９の特徴によって、駆動輪１０２及び１０４の回転速度及び／又は出力トルクの独立制御が可能になる。次に、駆動輪１０２及び１０４を異なる速度で回転させることで、自動床洗浄機１０１の操縦が実現されてよい。
【００２８】
図１Ｂは、図１Ａの操縦システム１００の特定の実施形態を表す例示的な操縦システム１００Ｂを概略的に例示する。図１Ｂの操縦システム１００Ｂでは、操縦トルク機構１０８及び１０９が負トルク機構１０８'及び１０９'によって組み込まれる。具体的にこれらの負トルク機構は、負トルク（例えば、制動又は減速）をそれぞれの駆動輪１０２及び１０４に加えて、駆動輪１０２及び１０４の回転速度及び／又は出力トルクの独立制御を実現する。図１Ｃは、図１Ａの操縦システム１００の別の特定の実施形態を表す別の例示的な操縦システム１００Ｃを概略的に例示する。図１Ｃの操縦システム１００Ｃでは、操縦トルク機構１０８、１０９が操縦トルク機構１０８"及び１０９"（下記により詳細に説明される）によって実現されるという点で、図１Ｃの操縦システム１００Ｃは図１Ｂの操縦システム１００Ｂと異なる。操縦トルク機構１０８"及び１０９"は、負トルク及び／又は正トルクをそれぞれの駆動輪１０２及び１０４に加えて、駆動輪１０２及び１０４の回転速度及び／又は出力トルクの独立制御を実現することが可能である。操縦トルク機構１０８"及び１０９"によって駆動輪１０２及び１０４に加えられる正トルクは、正トルク機構１０６によって加えられる正トルクに追加されてよい。
【００２９】
自律運転モード中に、トルク機構１０６、１０８、及び１０９は制御装置１１６によって制御される。制御装置１１６は、（例えば、好適なハードウェア及び／又はソフトウェアを用いて）好適な正トルク制御信号２１１を正トルク駆動回路１１０に供給し、次に正トルク駆動回路１１０が好適な正トルク駆動信号を正トルク機構１０６に供給するように構成され、また、好適な操縦トルク制御信号２０７及び２０９を操縦トルク駆動回路１１２及び１１３に供給し、次に操縦トルク駆動回路１１２及び１１３が好適な操縦（例えば、正操縦又は負操縦）トルク駆動信号を操縦トルク機構１０８、１０９に提供するように構成される。制御装置１１６は、駆動輪１０２及び１０４の回転特性をそれぞれ測定するか又は別の方法でそれらの回転特性を示し得る回転センサ１１４及び１１５（例えば、回転エンコーダ、回転速度計、又は他の好適なセンサ）から、位置推定・ナビゲーションシステム（ＬＮＳ）２０２から、ユーザインタフェース７１４Ｂから、及び／又は他の入力装置（不図示）から、入力信号２１４及び２１５を受信してよい。いくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は制御装置１１６によって全体的に又は部分的に実装されてよい。下記により詳細に論じられるように、制御装置１１６は、これらの入力装置を用いて、正トルク機構１０６及び操縦トルク機構１０８及び１０９を制御するための好適な正トルク制御信号及び操縦制御信号を決定してよい。操縦トルク機構１０８及び１０９のいくつかの実施形態（例えば、図１Ｃの実施形態の操縦システム１００Ｃの場合にあるように、操縦トルク機構１０８及び１０９が電気モータを有する）は、操縦トルク機構１０８及び１０９によって加えられたトルクが自動床洗浄機１０１の現在の速度／運動量と反対である場合、エネルギーを取り戻すことを可能にし得る。この場合、制御装置１１６はこの電力を、バッテリ、別の種類の電荷貯蔵装置などのエネルギー貯蔵装置及び／又は電源（不図示）に戻して再分配するように連結されてよい。
【００３０】
制御装置１１６は概して、本明細書で説明される機能を提供することが可能なハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせを有してよい。例えば、制御装置１１６は全体的に又は部分的に、１つ又は複数のプロセッサ、ユーザ入力装置、表示装置などを含むプログラム制御コンピュータシステムに実装されてよい。制御装置１１６は全体的に又は部分的に、１つ又は複数のプロセッサ、ユーザ入力装置、表示装置などを含む組み込みシステムとして実装されてよい。プロセッサは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、グラフィックプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイなどを含んでよい。制御装置１１６の各構成要素は、組み合わされても、さらに分割されてもよく、また制御装置１１６の各構成要素は、制御装置１１６の他の構成要素と共有される副構成要素を含んでもよい。制御装置１１６の各構成要素は、物理的に互いに遠く離れていてもよい。制御装置１１６は、（例えば、好適な電気連結（図１には明確に示されていない）を用いて）制御信号２１１、２０７、及び２０９を駆動回路１１０、１１２、及び１１３に配信するように連結されてよい。制御装置１１６は、（例えば、好適なソフトウェア、ロジック構成などを用いることで）これらの制御信号２１１、２０７、及び２０９を用いて、駆動回路１１０、１１２、及び１１３によって提供され、正トルク機構１０６並びに操縦トルク機構１０８及び１０９へ向かう駆動電流を制御し、これにより、車輪１０２及び１０４に加えられるトルクを制御するように構成されてよい。
【００３１】
例示された図１の実施形態の特定の事例において、正トルク機構１０６は、駆動モータ１０６Ｂと車輪１０２及び１０４との間に機械的に連結されて、モータ１０６Ｂからの正トルクを駆動輪１０２及び１０４に分割するトランスアクスル１０６Ａを有してよい。トランスアクスル１０６Ａによって、駆動輪１０２及び１０４が異なる速度で回転していても、依然として車輪１０２と１０４との間で駆動モータ１０６Ｂからのトルクを（例えば、等しく又は少なくともほぼ等しく）分割することが可能になるのは有利である。しかしながら、いくつかの実施形態において、正トルク機構１０６は、１つ又は複数の駆動モータを駆動輪１０２及び１０４に機械的に連結するための他の好適な機構を有してよい。非限定的な例として、いくつかの正トルク機構１０６は、回転電気モータ（ＤＣブラシ付きモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣ誘導モータ、ＡＣ同期モータ、電気リニア誘導モータなど）、熱機関（２ストローク燃焼エンジン、４ストローク燃焼エンジン、ロータリーエンジンなど）、圧縮ガス又は空気圧で動力が供給されるシステム、ぜんまい駆動式システムなどを含んでよい。
【００３２】
例示された図１Ｂの実施形態における操縦システム１００Ｂの特定の事例において、操縦トルク機構１０８は、正トルク機構１０６によって加えられたトルクと反対の方向にトルクを発生させる方式か、又は正トルク機構１０６によって加えられた方向に、駆動輪１０２に加えられた正味のトルクを減らす方式で、駆動輪１０２に力を加え得る制動機構１０８Ａを有してよい。例示された実施形態において、制動機構１０８Ａは、特定の半径において駆動輪１０２に締め付け力を加えるＶブレーキ機構１０８Ａ又は同様のキャリパー機構を含む。この締め付け力は、駆動輪１０２の回転軸とほぼ平行の方向に作用する。摩擦力は、締め付け力と正相関があり、制動機構１０８Ａが駆動輪１０２に接触することで発生するものであり、この摩擦力によって、駆動輪１０２に負トルク（この場合、駆動輪１０２の軸を中心とした駆動輪１０２のあらゆる方向の角運動に対抗するトルク）が発生する。いくつかの実施形態において、駆動輪１０２の回転軸とほぼ平行の方向に締め付け力を加えるのではなく、他の力を駆動輪１０２に加えて、負トルクを生み出してもよい。例えば、駆動輪１０２の面に垂直（又はほぼ垂直）の方向に、力が加えられてよい。別の例として、いくつかの実施形態において、回転軸と平行及び車輪の面に垂直を組み合わせた方向に、力が加えられてよい。いくつかの実施形態において、制動機構１０８Ａは、駆動輪１０２そのものに力を直接加えるのではなく、駆動輪１０２と共に回転するか又は別の方法で駆動輪１０２の回転と共に動くように、しっかりと連結されるか又は別の方法で連結されるディスク（不図示）若しくは何らかの他の中間部材に力を加えるように構成されてよい。
【００３３】
例示された図１Ｂの実施形態の操縦システム１００Ｂに関する特定の事例において、操縦トルク機構１０８の制動装置１０８Ａは、制動装置１０８Ａに連結されたケーブル１０８Ｂを巻き取るウインチ式巻き取り装置１０８Ｃに動作可能に連結されたモータ（例えば、ステッピングモータ）１０８Ｄを有し得る作動機構を含む。第１の角度方向にモータ１０８Ｄを回転させることで、ケーブル１０８Ｂはウインチ式巻き取り装置１０８Ｃに巻きつけられることになり、これにより、操縦トルク機構１０８によって駆動輪１０２に加えられる負（制動）トルクが増大する。また、第２の（逆の）角度方向にモータ１０８Ｄを回転させることで、ケーブル１０８Ｂはウインチ式巻き取り装置１０８Ｃから解放されることになり、これにより、操縦トルク機構１０８によって駆動輪１０２に加えられる負（制動）トルクが減少する。ステッピングモータ１０８Ｄは、操縦トルク機構１０８によって駆動輪１０２に加えられる負（制動）トルクに高い分解能を提供し得ることは有利である。
【００３４】
いくつかの実施形態において、負トルク機構１０８は、駆動輪１０２に（又は何らかの好適な中間部材に）負（制動）トルクを機械的に加えるための他の好適な機構を有してよい。非限定的な例として、そのような操縦トルク機構１０８は、異なる形態の制動機構（例えば、Ｖブレーキ１０８Ａの代わりにディスクブレーキ）、異なる形態のアクチュエータ（例えば、ケーブル１０８Ｂ及びウインチ１０８Ｃの代わりに油圧作動、ステッピングモータ１０８Ｄの代わりにリニアアクチュエータなど）、渦電流式制動装置、電気式回生制動装置、機械式回生制動装置（例えば、フライホイール、ばね、重力質量などを含む）、粘性ダンパ（例えば、ファン、リニアダンパなど）などを含んでよい。
【００３５】
操縦トルク機構１０９は、操縦トルク機構１０８の構成要素と同様の構成要素を含んでよい。これらの構成要素は、正又は負トルクを駆動輪１０４若しくはディスク（不図示）に、又は何らかの他の中間部材に加えるために適切に修正されてよい。これらは、駆動輪１０４と共に回転するか又は別の方法で駆動輪１０４の回転と共に動くように、しっかりと連結されるか又は別の方法で連結される。
【００３６】
図１Ｃは、別の例示的な実施形態による操縦システム１００Ｃを図示する。例示された図１Ｃの実施形態に図示される操縦システム１００Ｃに関する特定の事例において、操縦トルク機構１０８及び１０９はそれぞれ、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇ並びに好適な速度調整変速機又は変速装置１０８Ｆ及び１０９Ｆを備えた、ＤＣ操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅを有する。ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇは、自動床洗浄機１０１の駆動輪１０２及び１０４に合わせて（又はこれらの駆動輪に対して滑りを少なくとも最小にして）回転する。２組の車輪（ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇ、並びに駆動輪１０２及び１０４）は、車輪表面と、（例えばシャシ７００に）適切に配置された及び／又は形作られたマウントとの間の摩擦によって（ランナーホイール１０８Ｇは駆動輪１０２に、ランナーホイール１０９Ｇは駆動輪１０４に）機械的に連結されてよい。ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇと駆動輪１０２及び１０４との連結は、追加的に又は代替的に、ギア、チェーン、ベルト、軸継手、又は任意の他の好適な機械的結合によって実現されることがあり、これにより、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇと駆動輪１０２及び１０４との相対回転速度が変化しても変化しなくてもよい。トルクはいずれかの方向に（すなわち、駆動輪１０２及び１０４から、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇと変速機１０８Ｆ及び１０９Ｆとを介して、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅへ、並びに／又は操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅから、変速機１０８Ｆ及び１０９Ｆとランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇとを介して、駆動輪１０２及び１０４へ）伝達されてよい。
【００３７】
例示された図１Ｃの実施形態の操縦システム１００Ｃにおいて、回転センサ１１４及び１１５はそれぞれ、センサ信号２１４及び２１５を供給する。これらのセンサ信号は、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇの測定値を含むか、又は別の方法でこれらのランナーホイールの回転特性（例えば、相対角度位置、角速度など）を示し、この情報を制御装置１１６に送信する。ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇとそれぞれの駆動輪１０２及び１０４との間に滑りがない（又はわずかな滑りしかない）場合、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇの回転特性は、システム制御装置１１６によって、駆動輪１０２及び１０４の回転特性に変換され得ることが理解される。したがって、回転センサ１１４及び１１５は、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇ並びに駆動輪１０２及び１０４の両方の回転特性を示すフィードバック信号２１４及び２１５を提供するものとみなされてよい。ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇ並びに／又は駆動輪１０２及び１０４のそのような回転特性は、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅ又は駆動輪１０２及び１０４においても収集されることがある。
【００３８】
例示された実施形態において、制御装置１１６はフィードバック信号２１４及び２１５を回転センサ１１４及び１１５から（入力として）受信する。これらのフィードバック信号は、車輪１０２及び１０４（並びに／又は、いくつかの実施形態において、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇ）の測定値であるか、又は別の方法で回転特性（例えば、相対角度位置、角速度など）を示す。当業者によって理解されるように、好適な信号調整回路（例えば、増幅器、バッファ、フィルタ、アナログ／デジタル変換器などであるが、これらは明確に示されていない）が、回転センサ１１４及び１１５と制御装置１１６との間に設けられてよい。例示された実施形態において、制御装置１１６は、左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５も、ＬＮＳ２０２（図１Ａを参照）から及び／又はユーザインタフェース７１４Ｂ（図７）から（入力として）受信する。上述したように、いくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は制御装置１１６によって全体的に又は部分的に実装されてよく、その場合、制御装置１１６は、左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５を入力として受信しなくてよいが、その代わりに、左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５を内部変数又は内部信号として発生させてよい。制御装置１１６の制御目的は、駆動輪１０２及び１０４を速度参照信号２０３及び２０５に追従させることであってよい。
【００３９】
例示された実施形態において、上述したように、制御装置１１６は、出力信号として、正トルク駆動回路１１０に供給される正トルク制御信号２１１、左車輪の操縦トルク駆動回路１１２に供給される左車輪の操縦トルク制御信号２０７、及び右車輪の操縦トルク駆動回路１１３に供給される右車輪の操縦トルク制御信号２０９を発生させる。制御装置１１６は、その入力（例えば、回転センサ１１４及び１１５からのフィードバック信号２１４及び２１５、並びに左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５）を、その出力（例えば、正トルク制御信号２１１、並びに左車輪の操縦トルク制御信号２０７及び右車輪の操縦トルク制御信号２０９）を決定するための基準として用いてよく、これにより、所望の動きが実行されてよい。具体的には、制御装置１１６は、好適なフィードバックを基にした（閉ループ）制御手法、又は閉ループ制御手法と開ループ制御手法との組み合わせを実装して、左車輪１０２及び右車輪１０４の速度を、左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５に追従させてよい。左車輪１０２及び右車輪１０４を異なる速度で回転させることで、自動床洗浄機１０１は（例えば、進む）向きを変えることになることが理解される。制御装置１１６によって実現される動きの具体的な特徴は、自動床洗浄機１０１が自律運転モードで動作しているか、手動運転モードで動作しているかに依存してよく、このことは、より詳細に以下に説明される。
【００４０】
例示された実施形態において、操縦トルク駆動回路１１２及び１１３並びに正トルク駆動回路１１０は、制御装置１１６から受信した対応するトルク制御信号２１１、２０７、及び２０９に基づいて、好適なトルク駆動信号を操縦トルク機構１０８及び１０９並びに正トルク機構１０６に供給するための好適な電子駆動コンポーネントを含んでよい。そのようなトルク駆動信号２１１、２０７、及び２０９は、好適な電圧、電流、デューティサイクル、電力、及び／又はそれぞれの操縦トルク機構１０８及び１０９並びに正トルク機構１１０を制御するのに好適な他の電子特性を有する電子信号を含んでよい。そのような電子駆動回路１１０、１１２、及び１１３は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を基にした駆動回路、又は当技術分野でよく知られているが本明細書ではさらに深く説明されていない多種多様な他の種類の駆動回路のいずれかを含んでよい。
【００４１】
自動床洗浄機１０１には、自律運転モードと手動（手押し式）運転モードという２つの運転モードがあってよい。いくつかの実施形態において、自動床洗浄機１０１の操縦システム１００が、既存の手押し式の手動制御による自動床洗浄機に組み込まれ、デュアルモードの自動床洗浄機１０１が提供される。作業者は、（例えば、ユーザインタフェース７１４Ｂの）何らかの好適な切り替えボタン、スライダーなどを用いて、自動床洗浄機１０１を手動運転モードから自律運転モードに（及びその反対に）切り替えることができる。
【００４２】
図２Ａは、上述した自律運転モードの操縦システム１００Ｂ（図１Ｂ）を実装する自動床洗浄機１０１に関する複数の構成要素の概略図である。図２Ａから分かり得ることは、自律運転モードで運転する場合、ＬＮＳ２０２が活動状態になり、操縦システム１００Ｂが負トルク機構１０８'及び１０９'並びに正トルク機構１０６を制御するということである。図２Ｂは手動運転モードの操縦システム１００Ｂ（図１Ｂ）を実装する自動床洗浄機１０１に関する複数の構成要素の概略図である。図２Ｂから分かり得ること、及び図２Ｂを図２Ａと対比することから分かり得ることは、手動（手押し式）運転モードにおいて、ＬＮＳ２０２が非活動状態になり、負トルク機構１０８'及び１０９'が制御されず、ユーザインタフェース（例えば、作業者インタフェース７１４の制御パネル７１４Ｂ）及び関連回路２０６が、正トルク機構１０６を制御するのに用いられ得るということである。いくつかの実施形態において、負トルク機構１０８'及び１０９'は、手動運転モードにおいて車輪１０２及び１０４から物理的に切り離されてよい。例えば、例示された図１Ｂの実施形態の操縦システム１００Ｂの場合、制動機構１０８Ａは駆動輪１０２から物理的に切り離されてよく（また、負トルク機構１０９'は同様に駆動輪１０４から物理的に切り離されてよく）、これにより、駆動輪１０２及び１０４は負トルク機構１０８'及び１０９'の影響を受けることなく回転することが可能になる。いくつかの実施形態において、自動床洗浄機１０１は、手動運転モードにおいて、ユーザがユーザ制御パネル７１４Ｂ及び関連回路２０６を用いて負トルク機構１０８'及び１０９'を制御でき得るように構成されてよい。
【００４３】
図２Ｃは、上述した自律運転モードの操縦システム１００Ｃ（図１Ｃ）を実装する自動床洗浄機１０１に関する複数の構成要素の概略図である。図２Ｃから分かり得ることは、自律運転モードで運転する場合、ＬＮＳ２０２が活動状態になり、制御装置１１６が操縦トルク機構１０８"及び１０９"並びに正トルク機構１０６を制御するということである。より具体的には、例示された図２Ｃの実施形態の特定の事例において、操縦トルク機構１０８"及び１０９"の閉ループ速度制御を実装する制御装置１１６が示され、また正トルク機構１０６の開ループ速度制御を実装する制御装置１１６が示されている。このことは必須ではない。いくつかの実施形態において、閉ループ制御は、正トルク機構１０６に対しても実装され得る。さらなる制御手法がより詳細に以下に説明される。
【００４４】
図２Ｄは、上述した手動運転モードの操縦システム１００Ｃ（図１Ｃ）を実装する自動床洗浄機１０１に関する複数の構成要素の概略図である。上述した図２Ｂと同様に、ＬＮＳ２０２が非活動状態になり、ユーザインタフェース（例えば、作業者インタフェース７１４の制御パネル７１４Ｂ）及び関連回路２０６が正トルク機構１０６を制御するのに用いられてよい。しかしながら、上述した図２Ｂの場合とは異なり、図１Ｃの実施形態の操縦システム１００Ｃの特定の事例において、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇは駆動輪１０２及び１０４と連続的に接触した状態で保持され、操縦トルク機構１０８"及び１０９"は自律モードにおいて駆動輪１０２及び１０４から物理的に切り離し可能ではない。その結果、制御装置１１６は、フィードフォワードを基にした「フリーホイール」制御を実装し得る。
【００４５】
フリーホイール制御の目的は、好適な制御信号２０７及び２０９を操縦トルク駆動回路１１２及び１１３に供給することであり、これにより、これらの駆動回路は、ユーザが自律的に動かす自動床洗浄機１０１が、そうでなければ操縦トルク機構１０８"及び１０９"によって駆動輪の回転に加えられ得る抵抗を認識しない又は感じないような方式で、操縦トルクモータ１０８Ｅ及び１０９Ｅを駆動する。すなわち、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇが、対応する操縦トルクモータ１０８Ｅ及び１０９Ｅへの機械的結合を用いずに「フリーホイール」しているかのように回転する。
【００４６】
フィードフォワード式フリーホイール制御を実装するための方法２２０を示す概略フローチャートが、図２Ｅに示されている。図２Ｅの方法２２０の目的は、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅの電流をゼロにする（又は、ゼロに十分近くする）ことである。方法２２０はブロック２２２から始まり、このブロックは、自動床洗浄機１０１が手動モードかどうかに関する照会処理を含む。ブロック２２２の照会処理が否定を表す場合、方法２２０は、自律運転モード又はアイドルモードを実施する段階を含むブロック２２４に進み、再び手動モードが生じるのを待つ。ブロック２２２の照会処理が肯定を表す場合、方法２２０はブロック２２６に進む。ブロック２２６は、センサデータを取得する段階を含む。例示された（図１Ｃの）実施形態の特定の事例において、ブロック２２６で取得されたセンサデータは、ランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇの回転特性を示す回転データと、同じく操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅの回転特性を示す回転データとを含んでよい。他の実施形態において、追加的又は代替的なセンサがブロック２２６を用いて、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅの動作特性を示す他の測定値を測定又は取得してよい。非限定的な例として、そのようなセンサは、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅを流れる電流を測定するように連結された電流センサを含むことがある。次に、方法２２０はブロック２２８に進む。このブロックは、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅのモデル、又は経験的に決定された操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅの特性を用いて、逆起電力を予測する段階を含む。操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅが（駆動輪１０２及び１０４に取り付けられたランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇによって）回転すると、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅは逆起電力を発生させることは、当業者によって理解されることである。操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅの好適なモデル（例えば、無負荷モデル）、及び／又は操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅと関連する経験的に決定された動作特性（例えば、無負荷動作特性）を用いて、制御装置１１６は、対応する逆起電力を予測するのに、ブロック２２６のセンサデータを用いることができる。ブロック２２６のセンサデータと予測された逆起電力との間の対応関係が、制御装置１１６にとってアクセス可能であり得る好適な参照表などに維持されてよい。
【００４７】
１つの特定の実施形態において、ブロック２２６のモデルは、０〜１００％の範囲を持つＰＷＭのデューティサイクルを用い、無負荷状態にある対応するモータの回転速度を記録することで、経験的に取得することができる。このモデルは、正回転方向及び負回転方向の両方に対して取得することができる。いくつかの実施形態において、これらの経験的に決定されたデータ点は、制御装置１１６にとってアクセス可能な参照表に維持されてよい。いくつかの実施形態において、これらの経験的に決定されたデータ点は、好適な曲線（例えば、線形曲線）に適合させることができ、この曲線のパラメータは、ブロック２２８で予測を行うために制御装置１１６によって用いられてよい。
【００４８】
ブロック２２８で逆起電力が予測されると、方法２２０はブロック２３０に進む。このブロックは、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅに加えられる所望の逆起電力（又は、同等の有効ＰＷＭ信号）を生じさせる好適な操縦制御信号２０７及び２０９を決定する段階を含む。制御装置１１６は、これらの信号を制御信号２０７及び２０９として操縦トルク駆動回路１１２及び１１３に出力してよい。これらの信号で、操縦トルク駆動回路１１２及び１１３は操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅへの好適な駆動信号を駆動し、その駆動信号によって、操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅの電流が効果的にゼロ又はゼロ付近になることになる。したがって、ユーザが自動床洗浄機１０１を手動モードで運転する場合、ユーザは、自動床洗浄機が従来型の手押し式自動床洗浄機のように動いているという感覚を得る。なぜならば、自動床洗浄機が「フリーホイール」になっており、そうでなければ操縦トルク機構１０８"及び１０９"によって引き起こされることになる抵抗と無関係だからである。図２Ｄに関連して上述したように、前進速度／動力は、ユーザインタフェース７１４Ｂにおいてユーザによって要求されてよく、開ループ方式で実現されてよい。また操縦は、ハンドル７１４Ａに横方向の力を加えるユーザによってもたらされる。横方向の力を加えると、ユーザは、車輪１０２及び１０４の一方の速度を上げることにより、及び／又は車輪１０４及び１０２の他方の速度を落とすことにより、自動床洗浄機１０１を容易に操縦することが可能になる。ブロック２３０の最後で、方法２２０は別の反復のためにブロック２２２に戻ってループを実行する。
【００４９】
他の実施形態において、図１Ｃの操縦システム１００Ｃの操縦トルク機構１０８"及び１０９"は、駆動輪から物理的に切り離し可能にされてよく、それにより、フリーホイール制御は必要とされない。
【００５０】
図１０は、特定の実施形態による、自律モードにある図１の自動床洗浄機１０１の図１Ｃの操縦システム１００Ｃを制御するのに好適なフィードバック制御システム／アルゴリズム２８０のブロック図表示である。図１０の制御アルゴリズムは制御装置１１６によって実現されてよい。制御装置１１６は、回転センサ１１４及び１１５からの速度フィードバック信号２１４及び２１５を用いて、操縦トルク機構１０８及び１０９（図１０では、対応する操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅ並びにランナーホイール１０８Ｇ及び１０９Ｇで表される）のそれぞれに対してＰＩＤ速度制御ループを履行してよい。上述したように、回転センサ１１４及び１１５は、左駆動輪１０２及び右駆動輪１０４、並びに／又は左ランナーホイール１０８Ｇ及び右ランナーホイール１０９Ｇに動作可能に連結されてよい。図１０の実施形態において、左ランナーホイール１０８Ｇ及び右ランナーホイール１０９Ｇ（並びに／又は左駆動輪１０２及び右駆動輪１０４）のＰＩＤループは、互いに独立し且つ情報に関して分離されており、操縦トルク機構１０８及び１０９（より詳細には、駆動回路１１２及び１１３（図１０には示されていないので、図１Ｃ及び上記説明を参照されたい））に送信された制御信号２０７及び２０９によって実行される。例示された図１０の実施形態において、制御信号２０７及び２０９は、制御装置１１６のＰＩＤブロック２８２及び２８４によって決定される。例示された図１０の実施形態において、正トルク機構１０６は、既知のモータ性能特性（参照表２８５に記憶され得る）とＬＮＳ２０２が発する速度参照命令／信号２０３及び２０５とに基づいて、開ループ方式で制御される。速度参照命令２０３及び２０５は、左車輪１０２及び右車輪１０４の所望の速度設定点の形式でＬＮＳ２０２から発せられ、制御装置１１６は、この速度参照命令を３つの制御ループのそれぞれに対して入力として用いる。
【００５１】
図１０に示される、２つの分離されたＰＩＤ制御方式及び単一の開ループ制御方式というタイプは、異なるフィードバック情報を用いても実現され得る。他の実装例は、トルクを基にしたものであってよく、回転センサ１１４及び１１５の代わりに又はそれらのセンサに加えて、電流センサからのフィードバック情報に依存する。この制御方式を修正した実装例は、駆動輪１０２及び１０４（又は転輪１０８Ｇ及び１０９Ｇ）の両方からの速度フィードバック情報２１４及び２１５を用い、そのようなフィードバックに基づいて開ループ方式ではなく閉ループ方式で正駆動トルク機構１０６を制御するように修正される。図１０の制御システム２８０は、図１Ｂの操縦システム１００Ｂと共に、負トルク機構１０８'及び１０９'を操縦モータ１０８Ｅ及び１０９Ｅの代わりに使うことで用いられ得ることを理解されたい。
【００５２】
追加的又は代替的な制御手法はＭＩＭＯ（マルチ入力マルチ出力）制御システム／アルゴリズムを利用して、左車輪速度及び右車輪速度（例えば、駆動輪１０２及び１０４、又は転輪１０８Ｇ及び１０９Ｇの車輪速度）を制御する。図１１は、特定の実施形態による、自律モードにある図１の自動床洗浄機１０１の図１Ｃの操縦システム１００Ｃを、ＭＩＭＯ手法を用いて制御するのに好適なフィードバック制御システム／アルゴリズム３８０のブロック図表示である。図１１の制御システム／アルゴリズム３８０は、制御装置１１６によって実現されてよい。制御装置１１６は、好適な回転センサ１１４及び１１５（図１１には明確に示されていないので、図１Ｃを参照されたい）によって供給されるフィードバック信号２１４及び２１５の形式で、またＬＮＳ２０２によってもたらされる左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５の形式でも、左車輪速度及び右車輪速度を（入力として）受信してよい。制御装置１１６は、操縦トルク機構１０８及び１０９に対してトルク制御信号２０７及び２０９を出力し（図１を参照）、正トルク機構１０６に対してトルク制御信号２１１を出力する。図１１の例示はまた、この制御の特徴を不明瞭にしないように、駆動回路１１０、１１２、及び１１３（図１Ｂ及び１Ｃに示す）を省略している。
【００５３】
制御システム／アルゴリズム３８０は、２つのフィードバックループ、すなわち、操縦トルク機構１０８及び対応する車輪１０２と操縦トルク機構１０９及び対応する車輪１０４とにそれぞれ１つのフィードバックループを含む。まず、加算接合点４０６Ａ及び４０６Ｂで、所望の（参照）車輪速度２０３及び２０５とフィードバック速度２１４及び２１５との間の誤差が判定される。これらの誤差は積分器４０８Ａ及び４０８Ｂによって積分され、積分結果が積分ゲインでスケーリングされる。制御システム／アルゴリズム３８０は、以下の通り、６個の積分ゲイン（操縦トルク機構１０８及び対応する車輪１０２と、操縦トルク機構１０９及び対応する車輪１０４とのそれぞれに対して３個のゲイン）を含む。
・ＫｉＲＲ：右車輪の速度誤差に基づく右操縦機構トルク。
・ＫｉＭＲ：右車輪の速度誤差に基づくトランスアクスル（正トルク機構）。
・ＫｉＬＲ：右車輪の速度誤差に基づく左操縦機構トルク。
・ＫｉＲＬ：左車輪の速度誤差に基づく右操縦機構トルク。
・ＫｉＭＬ：左車輪の速度誤差に基づくトランスアクスル（正トルク機構）。
・ＫｉＬＬ：左車輪の速度誤差に基づく左操縦機構トルク。
【００５４】
制御システム／アルゴリズム３８０は、回転センサ１１４及び１１５からのフィードバック信号２１４及び２１５に直接適用される６個のゲイン（比例ゲインと呼ばれる）も含む。この６個の比例ゲイン（操縦トルク機構１０８及び対応する車輪１０２と、操縦トルク機１０９及び対応する車輪１０４とのそれぞれに対して３個のゲイン）は、以下のものを含む。
・ＫＲＲ：右車輪の速度（速度誤差ではない）に基づく右操縦機構トルク。
・ＫＭＲ：右車輪の速度に基づくトランスアクスルトルク。
・ＫＬＲ：右車輪の速度に基づく左操縦機構トルク。
・ＫＲＬ：左車輪の速度に基づく右操縦機構トルク。
・ＫＭＬ：左車輪の速度に基づくトランスアクスルトルク。
・ＫＬＬ：左車輪の速度に基づく左操縦機構トルク。
【００５５】
様々なゲインの目的は、どのくらいのトルクが所望の車輪速度を実現するのに必要かを決定することである。図１１の制御システム／アルゴリズム３８０では、対応する積分ゲイン及び対応する比例ゲインからの出力は、加算接合点３８２、３８４、及び３８６（右車輪のフィードバック２１５の場合）と、加算接合点３８８、３９０、及び３９２（左車輪のフィードバック２１４の場合）とにおいて互いに加えられる。例えば、積分ゲインＫｉＲＲの出力は、加算接合点３８２において比例ゲインＫＲＲに加えられ、積分ゲインＫｉＲＬの出力は、加算接合点３８８において比例ゲインＫＲＬに加えられ、以下同様である。次に、（右操縦トルク機構１０９については）加算接合点３８２及び３９２からの出力が加算接合点３９４において共に合計され、（正トルク機構１０６については）加算接合点３８４および３９０からの出力が加算接合点３９６において共に合計され、（左操縦トルク機構１０８については）加算接合点３８６及び３８８からの出力が加算接合点３９８において共に合計されて、（右操縦トルク機構１０９については）対応する制御信号２０９になり、（正トルク機構１０６については）対応する制御信号２１１になり、（左操縦トルク機構１０８については）対応する制御信号２０７になる。
【００５６】
以下の計算は、図１１の制御システム／アルゴリズム３８０の原理を例示する。トランスアクスルの左車輪１０２及び右車輪１０４は、以下の微分方程式を用いてモデル化されてよい。
［式（１ａ）］
【数１】
2019520953.tif 000003
［式（１ｂ）］
【数２】
2019520953.tif 000004
ここで、ＪＬ及びＪＲは左車輪及び右車輪の回転の慣性であり、ＢＬ及びＢＲは左車輪及び右車輪の粘性摩擦である。ＴＭ、ＴＬ、及びＴＲはそれぞれ、トランスアクスル（正）トルク、左操縦トルク、右操縦トルクである。式（１ａ）及び（１ｂ）からなる系は、以下の状態空間方程式を得るように再配列されてよい。
［式（２）］
【数３】
2019520953.tif 000005
式（２）の状態空間系を制御するために、制御システム／アルゴリズム３８０は、積分器と共に状態空間極配置制御器を用いてよい。命令トルクＴＭ、ＴＬ、及びＴＲは、以下の通りに提供されてよい。
［式（３）］
【数４】
2019520953.tif 000006
ここで、ωＬ及びωＲは、命令された車輪速度２０３及び２０５である。
【００５７】
連続時間方程式（１ａ）、（１ｂ）、（２）、及び（３）は、制御装置１１６によるデジタル実装のために離散化されてよいことを理解されたい。図１１の制御システム３８０は、負トルク機構１０８'及び１０９'を図１１に示される操縦トルク機構１０８"及び１０９"の代わりに使うことで、図１Ｂの操縦システム１００Ｂと共に用いられ得ることをさらに理解されたい。
【００５８】
手動運転モードと自律運転モードとの間の様々なシステムの切り替えは、従来のスイッチ、リレー、ソフトウェアスイッチなどによって実行されてよい。ＬＮＳ２０２が休止モードにある（すなわち、自動床洗浄機が手動運転モードにある）場合、ＬＮＳ２０２は、左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５を制御装置１１６に供給しない。しかしながら、ＬＮＳシステム２０２は依然として動作可能であってよく、（より詳細に以下に説明されるように）センサデータを収集してよい。ＬＮＳ２０２がアクティブモードにある場合、ＬＮＳ２０２は上述したように、左車輪の速度参照信号２０３及び右車輪の速度参照信号２０５を制御装置１１６に供給してよい。手動運転モードにおいて、自動床洗浄機１０１は、従来の手押し式自動床洗浄機と同じ方式で運転されてよい。ユーザは、ノブ、スライダー、又はユーザインタフェース７１４Ｂの他のユーザ入力を用いて前進速度を選択し、物理的に自動床洗浄機１０１の向きを変えることでこの機械を操縦する。
【００５９】
上述した方式で自動床洗浄機１０１を手動運転することに加えて、いくつかの実施形態は、自動床洗浄機１０１を遠隔操作し且つ遠隔監視する能力を提供してよい。自動床洗浄機１０１の遠隔操作及び遠隔監視は、診断、運転などのために遠く離れた場所から自動床洗浄機１０１に接続するのに用いられてよい。図８は、診断、運転などのために、自動床洗浄機１０１に接続するのに用いられ得る遠隔監視システム２５０の概略表示を示す。遠隔に位置するユーザは、自動床洗浄機１０１から遠隔に位置し得るＰＣユーザインタフェース２５２又はモバイルユーザインタフェース２５４を用いて、自動床洗浄機１０１の様々な態様を制御してよい。ＰＣユーザインタフェース２５２及び／又はモバイルユーザインタフェース２５４は、自動床洗浄機１０１が無線で接続され得るクラウドサーバ２５８を介して、自動床洗浄機１０１に接続してよい。クラウドサーバ２５８へのＰＣユーザインタフェース２５２及び／又はモバイルユーザインタフェース２５４の接続は、無線アクセスポイント２５６を介したものでよく、又は無線であってもよい。ユーザインタフェース２５２及び２５４によって、ユーザが自動床洗浄機１０１の異なる態様を管理することが可能になり得る。それらの態様は、非限定的な例として、既定の試験手順を実行する、システムログ及び診断機能にアクセスする命令を実行する、自動床洗浄機１０１をあちこち動かしながら環境を評価するセンサデータを収集するなどである。ユーザインタフェース２５２及び２５４は、ネットワーク内で伝達されているメッセージを視覚化するのに用いられてよく、それらのメッセージは、ビジョンセンサ、ナビゲーションセンサ、姿勢センサ、移動量計測器、近接センサ、ロボット診断、アクチュエータへの命令信号などによる指示値などである。クラウドサーバ２５８は、自動床洗浄機とユーザインタフェース２５２及び２５４との間のトラフィックを管理してよく、追加的又は代替的に、データ圧縮アルゴリズムなどのインテリジェントアルゴリズム、トレーニング用の環境シミュレーション、及び協調制御を用いて、過度のネットワークトラフィックを最小限に抑えるために中間処理ノードとして用いられてもよい。任意選択で、遠隔監視システム２５０は、ジョイスティックなどのユーザ入力装置２６０を有してよく、このユーザ入力装置は、遠隔で自動床洗浄機１０１を運転する場合に役立ち得る。
【００６０】
以下に、図８の遠隔監視システム２５０の例示的な使用事例を表す。遠隔作業者は、ＰＣユーザインタフェース２５２（例えば、自動床洗浄機１０１とやり取りするために、好適なユーザインタフェースソフトウェアを実行する遠隔ＰＣに取り付けられた表示装置）のビジョンセンサからの映像を受け取ってよい。ビジョンセンサは、自動床洗浄機１０１のパンチルト式ジンバルに取り付けられてよい。パンチルト式ジンバルは、マイクロコンピュータを基にしたシリアルインタフェースを介して自動床洗浄機１０１の制御装置１１６に連結してよい。ユーザは次に、ユーザインタフェース２５２を用いて、好適な命令を自動床洗浄機１０１に送信し、クラウドサーバ２５８でホストされる仮想プライベートネットワークを介してジンバルを操作してよい。さらに、遠隔ユーザは、モバイルユーザインタフェース２５４を対応するモバイルコンピューティングデバイスに実装するモバイルアプリケーションを介して、自動床洗浄機１０１のビジョンセンサから映像を受け取ってよい。ユーザは次に、自動床洗浄機１０１と通信し、好適な命令を供給してジンバルを操作してよい。ジンバルを操作する操縦装置は、例えば、モバイルユーザインタフェース２５４の一連のモーションセンサを用いてキャプチャされた頭の動きを感知することによって、又は好適な画像解釈ソフトウェアによってキャプチャされてよい。
【００６１】
いくつかの実施形態において、他の機能（非限定的な例として、洗浄モータ、真空掃除機、ブラシの配置、水切りブレードの配置、液体吐出器などの制御など）も、ユーザインタフェース７１４Ｂを介して実現されてよい。そのような機能の制御に関する詳細は、従来型の手押し式自動床洗浄機と実質的に同様であってよく、ここでさらに詳細に説明することはない。しかしながら、いくつかの実施形態において、これらの機能のうち１つ又は複数が、自律運転モード中及び／又は手動運転モード中に制御装置１１６によって制御されてよい。
【００６２】
ＬＮＳ２０２は位置推定・ナビゲーションシステム２０２であり、その名称が示唆するように、ある環境において自動床洗浄機１０１の位置を捜し出してよく、また自動床洗浄機１０１が自律運転モードにある場合、自動床洗浄機１０１の動きを制御（すなわち、ナビゲート）してよい。ＬＮＳ２０２は上述したように、好適な左車輪の速度信号２０３及び右車輪の速度信号２０５を供給することで、自動床洗浄機１０１の動きを制御してよい。これらの速度信号は、操縦システム１００によって制御可能に追跡されてよく、また自動床洗浄機１０１に動いたり進んだりさせてよい。いくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は、「教示と反復」の手法を用いる。それによって、作業者は、自動床洗浄機１０１を所望の経路に沿って手動で誘導するとともに、開始位置及び終了位置を示すことで、自動床洗浄機１０１がたどる経路を（手動運転モードで）「教示」し、作業者が自動床洗浄機を経路上（又はその付近）のどこかに配置して反復プログラムを開始した場合、ＬＮＳ２０２は（自律運転モードで）自動床洗浄機１０１に経路を反復させる。
【００６３】
図３は、特定の実施形態によるＬＮＳ２０２のステートマシン表示である。例示された実施形態において、ＬＮＳ２０２の状態は、教示モード（段階Ａ、Ｂ、及びＣを含む）と反復モード（段階Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、及びＩを含む）とに分割される。一般的に言うと、教示モードにおいて、作業者は、自動床洗浄機１０１を所望の経路に沿って手動で誘導するとともに、開始位置及び終了位置を示すことで、自動床洗浄機１０１がたどる経路を（手動運転モードで）示し、また反復モードにおいて、作業者が自動床洗浄機を経路上（又はその付近）のどこかに配置して反復プログラムを開始した場合、ＬＮＳ２０２は（自律運転モードで）自動床洗浄機１０１に経路を反復させる。
【００６４】
段階Ａにおいて、作業者は自動床洗浄機１０１を経路の開始点に配置し、教示モードを作動させる。次に、ＬＮＳは段階Ｂに進む。上述したように、作業者は、従来の手動による手押し運転を用いて、自動床洗浄機を所望の経路を通って手動で誘導する。段階Ｂで自動床洗浄機１０１を所望の経路に沿って動かす間、自動床洗浄機１０１は、所望の経路の詳細を記録する目的で、自動床洗浄機１０１が後に所望の経路を反復モードで自律的に動くのを容易にする方法で、様々なセンサからのデータを記録する。
【００６５】
図５は例示的な経路３００を示す。この経路に沿って、作業者は自動床洗浄機１０１を段階Ｂで誘導してよい。図５の例示的な経路３００において、作業者は自動床洗浄機１０１を出発点３０９から終点３１１までの経路３００に沿って誘導する。様々なセンサからのデータが記録される。いくつかの実施形態において、様々なセンサは、移動量計測センサ１１４及び１１５（例えば、車輪１０２及び１０４の回転特性に関するエンコーダ）、環境の中にある天井、壁、及び物体の視覚的特徴点又は手がかりを記録するための前向き／上向きカメラ１１９（図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃを参照）、慣性測定ユニット、距離センサ１２１（例えば、レーザスキャナ、深度センサ（例えば、赤外線投光型カメラ）、ソナー、赤外線距離計など）などを含む。図５は、環境の中にある視覚的手がかり３１４（図５に星印で表されている）、及び環境の中にある構造物３１６（図５に三角形で表されている）も図示する。環境の中にある構造物３１６は、距離センサ１２１にフィードバックを提供し、カメラ１１９に視覚的手がかりも提供し得ることを理解されたい。様々なセンサから受信されたデータを処理する又は別の方法でそれらのデータを扱うという観点から見ると、ＬＮＳ２０２はこのデータを経路３００に沿った一連の個別ノード３０２に分析してよい。経路３００は、ノード３０２間のセグメント３０４を単位として分解されてよい。各セグメント３０４は出発点ノード３０２及び終点ノード３０２を有し、あるセグメント３０４の終点ノード３０２が次のセグメント３０４の出発点ノード３０２になっている。図５に示される例示的な経路３００において、これらのノード３０２は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３…Ｎｉ−１、Ｎｉと番号が付けられている。
【００６６】
各ノード３０２では、ＬＮＳ２０２がセンサデータを記録する。センサデータは、限定されるものではないが、移動量計測値、加速度計データ、レーザスキャン、点群、深度情報、構造物３１６に関する距離センサ１２１で検出された距離データ、カメラ１１９で観察された視覚的特徴点３１４の識別（視覚的特徴点３１４は、カメラ１１９の視野内に位置している、及び／又は自動床洗浄機１０１に関連している）、自動床洗浄機１０１の向きに対する視覚的特徴点３１４の向きなどを含んでよい。いくつかの実施形態において、視覚的特徴点３１４の様々な特徴は、非限定的な例としてＯｐｅｎＣＶなどの好適な画像処理ツールを用いて識別されるか、そうでなければ判定されてよい。ＯｐｅｎＣＶは、オープンソースのコンピュータビジョン及び機械学習用のソフトウェアライブラリである。ＯｐｅｎＣＶを用いて典型的に検出される特徴点３１４は、高い画像コントラストを有する特徴点、例えば角（ｃｏｒｎｅｒ）などを含む。ＯｐｅｎＣＶを用いるための手法、及びＯｐｅｎＣＶ及び／又は他のコンピュータビジョン手法を用いる視覚的特徴点３１４の検出は、当業者によく知られている。いくつかの実施形態において、平面でキャプチャされた連続レーザスキャン（又は他の距離センサ）１２１は、１つ又は複数の２次元格子マップを作成するために処理されてよい。レーザスキャンは一連の距離測定値であり、これらの距離測定値は同じポイントから始まり、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ，Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ：光検出と測距）センサによって取得され得る。レーザスキャン（又は他の距離センサ）１２１からの情報を用いて２次元格子マップを生成するための多くの既存の手法（ＩＣＰ（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｃｌｏｓｅｓｔ  ｐｏｉｎｔ）、姿勢グラフＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）など）は、当業者によく知られている。より詳細に以下に説明されるように、各ノード３０２で記録されたデータは、反復モードに用いられてよい。センサデータを経路３００に沿ったノード３０２へと処理することは、リアルタイムで（例えば、作業者が自動床洗浄機１０１を手動運転モードで手動制御している間に）、及び／又は教示段階の最後である段階Ｃ（図３）で行われ得る。段階Ｃにおいて、作業者は、自動床洗浄機１０１が経路３００の終点にいることをＬＮＳ２０２に知らせる。経路３００（及び、具体的には、各ノード３０２と関連したデータ）は、ＬＮＳ２０２にとってアクセス可能なメモリに保存され、後で使用するために記憶される。
【００６７】
反復モードが、反復モード初期化段階Ｄから始まる。作業者は、どの経路３００をたどればよいかをＬＮＳ２０２に知らせる（ＬＮＳ２０２は経路３００のライブラリを記憶できる（又は、経路３００のライブラリを記憶した好適なメモリにアクセスできる）ことを理解されたい）。作業者は、自動床洗浄機１０１を選択経路３００上（又はその付近）に配置してもよい。いくつかの実施形態において、作業者は自動床洗浄機１０１を経路３００の始点に配置する。作業者が自動床洗浄機１０１を経路３００に沿った任意の場所で始動させたいと望む場合、ＬＮＳ２０２は、いくつかの実施形態において、選択経路３００に沿った自動床洗浄機１０１の位置を、ノードデータを検索することで自動的に判定するか、又は（マップなどの好適なユーザインタフェースを介した）作業者からの入力、つまり経路３００に沿った自動床洗浄機１０１の開始位置を受け取る。ＬＮＳ２０２は次に段階Ｅに進む。ＬＮＳ２０２は、現在のセンサデータ（例えば、移動量計測データ、カメラ１１９からの視覚データ、距離センサ１２１（例えば、ＬＩＤＡＲ）からの距離データなど）を読み込み、選択経路３００に沿った各ノード３０２で観察できると期待するものと現在のセンサデータとを比較する。現在観察されるセンサデータと選択経路３００に沿った各ノード３０２において記憶された参照センサデータとの間の対応関係を用いて、ＬＮＳ２０２は選択経路３００に沿った特定のノード３０２（例えば、自動床洗浄機１０１にとって最も近いノード）を出発点ノード３０２であると決定し、この出発点ノード３０２に対する自動床洗浄機１０１の位置を推定する。いくつかの実施形態において、そのような対応関係は、視覚的手がかり３１４の間、又は前向き若しくは上方に方向付けられたカメラ１１９によってキャプチャされた画像データの中から識別された特徴点の間で捜し出される。いくつかの実施形態において、そのような対応関係は、距離センサ１２１によって確認された、１つ又は複数の２次元マップと一致する距離的手がかり３１６から捜し出されてよい。いくつかの実施形態では、視覚的手がかり３１４及び距離的手がかり３１６の両方を組み合わせることがある。視覚的手がかり３１４は、例えば、視覚的に一意の目印（洗浄される環境に分散していることがある）及び／又は洗浄する環境に対応する画像空間に自然に発生する視覚的特徴点を含んでよい。距離的手がかり３１６は、例えば、（走査型レーザ又は他の距離センサ１２１から）単一平面でキャプチャされた測定値、及び／又はソナー若しくは赤外線センサからの任意の測定値（例えば、深度カメラからの点群など）を含んでよい。
【００６８】
ＬＮＳ２０２は、現在のセンサデータと、出発点ノード３０２の近傍で観察できると期待する記録済み参照データとの対応関係を捜し出し、段階Ｅでこれらの対応関係を追跡し始める。実施形態に応じて、データの対応関係は、視覚的特徴点３１４、距離的手がかり３１６などに基づいてよい。この位置推定段階は、一例として単一の視覚的手がかり３１４を用いて、図６の（Ａ）に概略的に示されている。図６の（Ａ）に示すように、自動床洗浄機１０１は、厳密には出発点ノード３０２の場所にいない。これは、現在観察される視覚的手がかり３１４Ａと、出発点ノード３０２に一致する参照視覚的手がかり３１４Ｂとの間の差異によって、図６の（Ａ）から明らかである。
【００６９】
例示された図３の実施形態などのいくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は（現在観察される視覚的手がかり３１４Ａと、出発点ノード３０２（すなわち、セグメント３０４の始点のノード）に一致する参照視覚的手がかり３１４Ｂとの間の差異に基づいて）ある制御方法を実行し、そのような出発点ノード３０２のより正確な位置に自動床洗浄機１０１を動かしてよい。この制御方法に基づいて、ＬＮＳ２０２は次に、適切な車輪速度命令（参照信号２０３及び２０５）を操縦システム１００に送信し、出発点ノード３０２に向かう自動床洗浄機１０１の動きを生み出す。ＬＮＳ２０２が見えると期待する特徴点を識別し、自動床洗浄機１０１を出発点ノード３０２に戻すように誘導するか、又は自動床洗浄機１０１が出発点ノード３０２に十分に近いと判定した後に、ＬＮＳ２０２は、現在のノードを出発点ノード３０２から選択経路３００に沿った次のノード３０２に変更して段階Ｆに進む。
【００７０】
段階Ｆにおいて、ＬＮＳ２０２は現在のセンサデータを読み込み、現在観察できるものを選択経路３００の次のノード３０２で観察できると期待するものと比較する。この処理は、図６の（Ｂ）に概略的に示されている。現在観察される視覚的手がかり３１４Ａが、選択経路内にある次のノード３０２に対応する参照視覚的手がかり３１４Ｂから比較的遠位にあることが示されている。現在観察される視覚的手がかり３１４Ａと次のノードの参照視覚的手がかり３１４Ｂとの間の対応関係に基づいて、ＬＮＳ２０２は、自動床洗浄機１０１を選択経路３００の次のノード３０２に進めるのに好適な制御方法を決定する。この制御方法に基づいて、ＬＮＳ２０２は次に、適切な車輪速度命令（参照信号２０３及び２０５）を操縦システム１００に送信し、次のノード３０２に向かう自動床洗浄機１０１の動きを生み出す。自動床洗浄機１０１が次のノード３０２に向かって動くと、図６の（Ｃ）に示すように、現在の観察データ（例えば、現在観察される視覚的手がかり３１４Ａ）は、参照データ（例えば、次のノード３０２の参照視覚的手がかり３１４Ｂ）により接近して一致するようになる。現在のセンサデータ（例えば、現在観察される視覚的手がかり３１４Ａ）と参照データ（例えば、次のノード３０２の参照視覚的手がかり３１４Ｂ）との間の対応関係が、１つ又は複数の近接基準を（図６の（Ｄ）に示すように）満たすのに十分である場合、ＬＮＳ２０２は、自動床洗浄機１０１が次のノード３０２に達したとみなし、ＬＮＳ２０２は段階Ｅに戻る。ＬＮＳ２０２は、再度段階Ｆに戻る前に、選択経路内にある次のノード３０２への更新を行う。選択経路３００が完了した場合（すなわち、自動床洗浄機が段階Ｆで選択経路３００の終点ノード３０２に達した場合）、ＬＮＳ２０２は段階Ｈに進む。段階Ｈにおいて、ＬＮＳ２０２は、選択経路３００を最後まで終えたと認識し、ナビゲーションオペレーションが終了する。
【００７１】
状況によっては、ＬＮＳ２０２によって構築された制御方法が失敗することがある（段階Ｇ）。非限定的な例として、ＬＮＳ２０２の制御方法に従って自動床洗浄機１０１が動いたにもかかわらず、現在観察されるデータ（例えば、視覚的手がかり３１４Ａ）が次のノード３０２に対応する参照データ（例えば、視覚的手がかり３１４Ｂ）に近づいていないとＬＮＳ２０２が判定した場合、ＬＮＳ２０２は段階Ｇに入ってよい。近接状態を判別する好適な照会処理が、ナビゲーションが失敗したと判定するのに用いられてよい。例えば、ｎ回の制御反復からなる任意のグループに対して、現在観察されるデータ（例えば、視覚的手がかり３１４Ａ）と参照データ（例えば、視覚的手がかり３１４Ｂ）との間の距離が減少していない場合、ＬＮＳ２０２は失敗段階（段階Ｇ）にあると判定してよい。ＬＮＳ２０２が段階Ｇに入り得る状況についての別の例は、ＬＮＳ２０２が視覚的特徴点３１４及び／又は距離的手がかり３１６を追跡できない場合である。この状況は、いくつもの理由によって引き起こされ得る。例えば、ある物体がカメラ１１９若しくは距離センサ１２１を遮っている、視覚的特徴点３１４若しくは距離的手がかり３１６を抽出するには照明が不足している、視覚的特徴点３１４若しくは距離的手がかり３１６が遮られている、又は視覚的特徴点３１４若しくは距離的手がかり３１６が環境から取り去られているなどの理由である。
【００７２】
段階Ｇにおいて、ＬＮＳ２０２は複数の好適な対応策を取ってよい。いくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は、失敗段階Ｇで移動量計測データに基づいて推測航法を利用してよい。ＬＮＳ２０２は、視覚的特徴点３１４若しくは距離的手がかり３１６が捜し出され得るまで、又は設定距離を進み終えるまでの、いずれかが最初に起こるまで、この推測航法モードで作動してよい。視覚的特徴点３１４又は距離的手がかり３１６が捜し出された場合、ＬＮＳ２０２は段階Ｅに戻ってよい。推測航法を用いて設定距離を進み終えたが、視覚的特徴点３１４又は距離的手がかり３１６が捜し出されていない場合、いくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は自動床洗浄機１０１を停止して作業者に通知してよい。いくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は自動床洗浄機１０１に移動を停止させ、ことによると作業者へのアラーム通信を開始させるかもしれない。いくつかの実施形態において、ＬＮＳ２０２は失敗段階Ｇから段階Ｄに戻り、ＬＮＳ２０２が選択経路３００の正常な位置に戻ることができるかどうかを確認してよい。いくつかの実施形態において、失敗段階Ｇで取られる特定の対応策は、選択経路３００の沿ったあらゆるセグメント３０４が以前にナビゲートされたかどうか（又はいくつのセグメント３０４がそうなったか）、及び／又は選択経路のナビゲーション中に失敗段階Ｇに達したことがあるかどうか（又は何回達したか）によって決まる。
【００７３】
図３Ｂは、別の特定の実施形態による、反復モードにある図１の自動床洗浄機と共に用いるのに好適な位置推定・ナビゲーションシステム（ＬＮＳ）のステートマシン表示を図示する。図３Ｂの反復モードは段階Ｄから始まり、これは図３の反復モードの段階Ｄと同様である。ＬＮＳ２０２は、選択経路３００及び選択経路３００と関連した参照データのマップをメモリから取得する。この参照データのマップは、教示モードで以前に感知されたデータを含んでよく、それらのデータは例えば、選択経路３００及びそのノード３０２のそれぞれと関連した視覚的特徴点３１４、距離的手がかり３１６などを含む。この意味では、図３Ｂの反復モードで企図されたマップは、選択経路の全体的な表示である。図３Ｂの反復モードは次に段階Ｉに進む。段階Ｉは、選択経路３００と関連したマップに対して、また選択経路３００の個々のノード３０２に対して自動床洗浄機１０１の位置又は姿勢（位置及び向き）を更新する段階を含む。図３Ｂの残りの説明では、自動床洗浄機１０１の姿勢という用語が簡潔にするために用いられるが、いくつかの実施形態において、自動床洗浄機１０１の姿勢の代わりに、自動床洗浄機１０１の位置が用いられることがある。
【００７４】
選択経路３００と関連したマップに対して自動床洗浄機１０１の姿勢を推定するために、ＬＮＳ２０２は、現在のセンサデータ（例えば、センサ１１４、１１５、１１９、１２１及び／又は任意の他の好適なセンサ（例えば、他の移動量計測センサ）のうちいずれかから取得されたもの）、以前の姿勢（以前の反復又は段階Ｄの初期化で決定されたかもしれない）、及び教示モード中に確認されたマップデータを用いてよい。このデータに基づいて、ＬＮＳ２０２は、マップ３００の中の自動床洗浄機１０１の位置を推定してよい（例えば、自動床洗浄機１０１の現在の姿勢を判定してよい）。選択経路のマップ内の自動床洗浄機の位置を推定する１つの非限定的方法は、適応型モンテカルロ位置推定法（ＡＭＣＬ）の使用を含む。段階Ｉは、選択経路３００の個々のノード３０２に対して、自動床洗浄機１０１の位置を推定すること（例えば、自動床洗浄機１０１の現在の姿勢を判定すること）も含んでよい。選択経路と関連した個々のノード３０２に対して自動床洗浄機１０１の姿勢を推定するために、ＬＮＳ２０２は現在のセンサデータ（例えば、センサ１１４、１１５、１１９、１２１及び／又は任意の他の好適なセンサ（例えば、他の移動量計測センサ）のうちいずれかから取得されたもの）、以前の姿勢（以前の反復又は段階Ｄの初期化で決定されたかもしれない）、及び教示モード中に確認されたノードデータを用いてよい。各ノード３０２と関連したデータは、マップに関連した姿勢情報を含んでよい。
【００７５】
図３Ｂの反復モードの段階Ｉで行われる選択経路内にある個々のノード３０２に対する位置推定手順は、ＬＮＳ２０２が選択経路３００の次のノード３０２に対する追跡観察をいつ開始すべきか、すなわち、ＬＮＳ２０２が選択経路３００の次のノード３０２を「現在のノード」３０２にするといつ決定すべきかを決定する段階を含んでよい。図９Ａ及び図９Ｂは、特定の実施形態に従って、選択経路３００の次のノード３０２からの参照観察の追跡をいつ開始すべきか（すなわち、現在のノード３０２をいつ更新すべきか）を決定するために、ＬＮＳ２０２によって用いられ得る１つの手法を概略的に例示する。具体的には、図９Ａ及び図９Ｂは、自動床洗浄機１０１、選択経路３００にある現在のノードＮｉと次のノードＮｉ＋１との間の選択経路３００に沿って配置されたベクトル２７０、自動床洗浄機１０１と現在のノードＮｉとの間のベクトル２７２、及びベクトル２７２の射影を表すベクトル２７４を示す。射影ベクトル２７４はベクトル２７２の向きを保っている。図９Ａ及び図９Ｂは、ベクトル２７０とベクトル２７４との間の角度も示す。ＬＮＳ２０２は、ベクトル２７０とベクトル２７４との間の角度が９０°より大きいか又はそれに等しい場合（すなわち、α≧π／２の場合）、現在のノードをノードＮｉからノードＮｉ＋１に更新することを決定してよい。したがって、図９Ａの構成では、現在のノードはＮｉであるが、自動床洗浄機１０１が図９Ｂに示される位置に達した場合、ＬＮＳ２０２は現在のノードをノードＮｉ＋１に更新することになる。いくつかの実施形態は追加的又は代替的に、選択経路３００にあるノード３０２の全て又はサブセットに最大尤度フィルタを用い、どのノード３０２が、ＬＮＳが追跡する現在のノード３０２であるべきかを決定してよい。追跡する次のノードがない場合、選択経路３００は完了し、ＬＮＳ２０２は段階Ｍに進む。段階Ｍにおいて、ＬＮＳ２０２は、選択経路３００を最後まで終えたと認識し、ナビゲーションオペレーションが終了する。
【００７６】
マップに対する、また選択経路３００にある個々のノード３０２に対する位置推定が段階Ｉで終了した後に、追跡する次のノード３０２があると想定すると（すなわち、自動床洗浄機１０１が経路３００の終点にいない）、ＬＮＳ２０２は段階Ｊに進む。段階Ｊは、車輪１０２及び１０４の速度を制御し、自動床洗浄機１０１を操縦するのに用いられる参照速度信号２０３及び２０５を決定する制御方法を用いることを含む。上述したように、これらの参照速度信号２０３及び２０５は制御装置１１６によって用いられ、制御信号２０７、２０９、及び２１１を（例えば、図１０又は図１１に示した制御システム／アルゴリズムの１つによって）計算してよい。制御信号２０７、２０９、及び２１１の決定も、図３Ｂに示す段階Ｊで行われてよい。１つの特定の実施形態において、段階Ｊの制御方法は、２つの誤差値を用いることを含む。１つは、方向誤差（自動床洗浄機１０１の現在の方向又は向きと、所望の経路方向との間の差異に関連した誤差）、もう１つは、左右誤差（選択経路３００に射影された自動床洗浄機１０１の現在位置の間の差異に関する誤差）である。左右誤差を最小限に抑えることは、自動床洗浄機１０１が選択経路３００からそれないことを保証しようとするものであり、方向誤差を最小限に抑えることは、自動床洗浄機１０１が選択経路３００に沿って正しい方向に進むことを保証しようとするものである。いくつかの実施形態において、段階Ｊの制御方法は、これら２つの誤差発生源の値を結合して、この複合誤差から角速度制御信号を構成することによって、鉛直軸を中心とした角速度の角速度制御信号を提供する段階を含む。いくつかの実施形態において、段階Ｊの制御方法は、前進速度（例えば、正トルク機構１０６によって実現される速度）が一定のままの状態になることを可能にする段階を含む。角速度制御信号（ＰＩＤ制御方式を用いて複合誤差から決定される）は次に、自動床洗浄機１０１の運動学的モデルに基づいて、車輪の速度参照信号２０３及び２０５に対応づけられてよい。当業者であれば理解するように、この運動学的モデルは、自動床洗浄機１０１の幾何形状、車輪１０２及び１０４の特性、操縦トルク機構１０８及び１０９などに基づいてよい。
【００７７】
段階Ｊの制御方法を実装するいくつかの実施形態は、（例えば、方向誤差及び左右誤差に加えて）選択経路３００の曲率に関する追加情報を組み込む段階を含んでよい。選択経路３００の曲率に関する制御方法の依存性を追加することによって、方向転換の予測に役立ち得る。またこれにより、オーバーステアリング／アンダーステアリングの抑制に役立ち得る。そのような曲率の情報を用いることは、事前に又は実行時に曲率を決定することを含む。いくつかの実施形態において、この制御信号Ｂは次式に従って決定され得る。
［式（４）］
【数５】
2019520953.tif 000007
次に、制御信号Ｂを前進速度でスケーリングし、次式に従って角速度制御信号ｗを導き出す。
［式（５）］
【数６】
2019520953.tif 000008
ここで、ｗは角速度制御信号であり、ｖは前進速度であり、Ｌは左右誤差であり、ａは方向誤差であり、ｃは曲率項であり、ｋ１、ｋ２、ｋ３は設定可能なゲインである。
【００７８】
自動床洗浄機１０１は通常、運動学的制約を有する。例示的な制約には、車輪１０２及び１０４の最小／最大速度、左車輪１０２及び右車輪１０４は異なる角度方向に回転できない、左車輪１０２及び右車輪１０４の角速度は０より大きくなければならない、などが含まれてよい。そのような制約は、制約違反があるかどうかを調べ、制約が満たされるように出力命令（角速度ｗ）をスケーリングすることによって、段階Ｊの制御方法に加えられ得る。例えば、そのような制約の受け入れは、以下の式を含んでよい。
［式（６）］
【数７】
2019520953.tif 000009
［式（７）］
【数８】
2019520953.tif 000010
ここで、Ｙはさらなるスケーリング係数であり、ｐｉは次式で表される形の制約である。
［式（８）］
【数９】
2019520953.tif 000011
また、「ｃｏｎｔｒｏｌ  ｖａｌｕｅ」は、スケーリング係数Ｙで乗算する前のｗである。
【００７９】
状況によっては、教示モード中に決定された経路３００はノイズが多い又はジッタが多い（例えば、滑らかではない）。そのようなノイズが多い経路は、同様にノイズが多い方向誤差測定値及び左右誤差測定値並びに曲率推定値を、自律ナビゲーション中に生成することがある。ＬＮＳ２０２の助けとなるように、いくつかの実施形態は、教示モードで学習した経路３００を構成する各ポイントの平滑化を含んでよい。これにより、最終的には、より滑らかな制御信号ｗ、同様により滑らか速度参照値２０３及び２０５がもたらされる。経路３００を滑らかにする１つの手法は、一連の隣接ポイント（例えば、所与のポイントから何らかの閾値距離内に含まれるポイント）に基づいて、経路のそれぞれの（ｘ，ｙ）位置の加重平均を計算することである。この手法の性能は、ノイズの分散とポイントの分布とによって決まる。経路３００を滑らかにする別の手法は、局所重み付き散布図平滑化法（ＬＯＷＥＳＳ）などのノンパラメトリック回帰法の使用、及び経路への多項式フィッティングを含む。経路のX位置及びY位置に多項式を独立してフィッティングすることで、滑らかな関数が全経路にわたって生成され得る。このことは、連続導関数を有するというよい特性があり、ロボット制御装置にとって曲率近似に役立つ。
【００８０】
上述したように、段階Ｊで決定された角速度制御信号ｗは次に、自動床洗浄機１０１の運動学的モデルに基づいて車輪速度参照信号２０３及び２０５に対応づけられてよい。段階Ｊは次に、車輪速度参照信号２０３及び２０５を用いて、操縦トルク機構１０８及び１０９並びに正トルク機構１０６の好適な制御信号２０７、２０９、及び２１１を決定する段階を含んでよい。ＬＮＳは次に段階Ｉに戻ってよい。
【００８１】
自動床洗浄機１０１の前方の選択経路３００で（例えば、カメラ１１９及び／又は距離測定センサ１２１によって）障害物が検出された場合、ＬＮＳ２０２は段階Ｋに入る。様々な障害物回避方法のいずれかが段階Ｋで実行され得る。そのような障害物回避手法の非限定的な例には、障害物周辺に迂回路（修正経路３００）を計画することが含まれる。ＬＮＳ２０２は、修正経路３００を計画する前に障害物が動くのを待つなどの発見的方法（ｈｅｕｒｉｓｔｉｃｓ）を適用してよく、選択経路３００周辺の「安全」地域の中だけで修正経路３００を計画してもよい。「安全」地域の例は、自動床洗浄機１０１が以前に（教示又は反復の間に）通ったことがある地域のマップに含まれるあらゆる場所であってよい。修正経路３００、つまり障害物で遮られていない経路が段階Ｋで提供された場合、ＬＮＳは段階Ｊに戻ってよく、そこで修正経路３００に関連した制御方法が実施される。
【００８２】
図３Ｂを参照すると、位置推定に関する問題が段階Ｉにある場合、ＬＮＳ２０２は段階Ｌに入ってよい。ＬＮＳ２０２はここで、位置推定の回復を試みてよい。複数の回復方法のうちいずれかが、段階Ｌで実行され得る。例えば、ＬＮＳは、自動床洗浄機１０１の動きを停止させ、ユーザに通知して待機してよい。追加的又は代替的な方法が、適応型モンテカルロ位置推定法（ＡＭＣＬ）を用いて、全体的な位置推定のやり直しを実行する段階を含んでよい。段階Ｌで位置推定のやり直しに成功した場合、ＬＮＳ２０２は段階Ｉに戻ってよい。ＬＮＳ２０２は、選択経路３００の終点ノード３０２に達した、又は終点ノード３０２から何らかの閾値の範囲内に達したと（例えば段階Ｉで）判定してよい。その場合、ＬＮＳ２０２は段階Ｍに入ってよい。段階Ｍで、ＬＮＳ２０２は自動床洗浄機１０１の動きを停止させ、作業者に通知してよい。ＬＮＳ２０２は、経路の終点において、例えば、特定の（ホーム）位置に戻るなどの何らかの動きを自動床洗浄機１０１に実行させてもよい。
【００８３】
図４は、特定の実施形態による、ＬＮＳ２０２のモジュール式ソフトウェアアーキテクチャの概略図である。上述したように、ＬＮＳ２０２には２つの運転モード（教示及び反復）がある。図４の概略図は、これらの運転モードに分割されたＬＮＳ２０２を示すが、実際には、同じ又は類似した要素（例えば、ハードウェア及び／又はソフトウェア要素）を有するモジュールもあってよいことを理解されたい。データ収集装置３２０はセンサ１１４、１１５、１１９、及び１２１並びにセンサフィルタからデータを収集し、そのデータを永続的記憶装置３２１に保存する（図４には生データとして示されている）。上述したように、教示要素３２２は、記憶されたデータ３２１を処理して、ノード３０２を含む経路３００にする。経路ハンドラ３２４（経路サーバの形態で実装されてよい）は、ＬＮＳ２０２にとってアクセス可能な永続的記憶装置（不図示）に経路３００を保存し、またそこから経路３００を読み込む。任意選択で、データ収集装置３２０はバイパスされてよく、教示要素３２２はセンサ１１４、１１５、１１９、及び１２１からのライブデータを直接処理することができる。反復モジュールにおいて、経路ローカライザ３２６は、センサ１１４、１１５、１１９、及び１２１から受信されたデータと、選択経路３００とを入力として処理し、自動床洗浄機１０１が次の目標に対してどこに位置しているかを判定する。
【００８４】
運動学的プランナ３２８は、ＬＮＳ２０２に対する制約（例えば、自動床洗浄機１０１の運動学的制約及び／又は選択経路３００上の障害物）を強化してよい。運動学的プランナ３２８は、「ハード的にプログラムされた」いくつかの制約を有してよい。そのようなハード的にプログラムされた制約の例には、自動床洗浄機１０１の最大加速度及び最大減速度、自動床洗浄機１０１の最大速度、自動床洗浄機１０１の最小回転半径、車輪１０２及び１０４が後方に回転できないなどが含まれる。これらの制約を用いて、運動学的プランナ３２８は、物理的システム（自動床洗浄機１０１）が実現できない車輪速度命令をＬＮＳ２０２が送信するのを防いでいる。ハード的にプログラムされた制約に加えて、運動学的プランナ３２８は障害物も考慮に入れてよく、またそのような障害物に直面した際に、ＬＮＳ２０２に様々な代替方法を取らせてよい。運動学的プランナ３２８は、左車輪の参照速度２０３及び右車輪の参照速度２０５を計算して、モータ制御装置３３０に伝達してよい。これにより、モータ制御装置３３０は、運動学的に制約された車輪命令を実行することができる。
【００８５】
図４Ｂは、別の特定の実施形態による、ＬＮＳ２０２のモジュール式ソフトウェアアーキテクチャ２０２Ｂの概略図である。大部分については、図４Ｂのソフトウェアアーキテクチャ２０２Ｂは、上述した図４のソフトウェアアーキテクチャと実質的に類似しており、同様の機能を有する構成要素が、同様の参照番号を用いて図４Ｂに注釈を付けられている。図４Ｂのソフトウェアアーキテクチャ２０２Ｂは、図４Ｂがセンサフィルタ３４２、記憶装置３４４、及びユーザインタフェース７１４Ｂを明確に示しているという点で図４と異なる（これらは図４のアーキテクチャにも存在するが、簡潔にするために省かれている）。図４Ｂのソフトウェアアーキテクチャ２０２Ｂは、図４Ｂのアーキテクチャ２０２Ｂがグローバルプランナ３４０を有するという点で図４と異なる。グローバルプランナ３４０は、経路３００を経路サーバ３２４から、経路３００に対する現在の推定姿勢をローカライザ要素３２６から、それぞれ入力として受け取る。グローバルプランナ３４０は、運動学的プランナ３２８が処理する全経路３００のサブセットと相対姿勢とを出力する。いくつかの実施形態において、グローバルプランナ３４０は、自動床洗浄機１０１の所望の経路を遮る可能性のある障害物を検出して、その障害物周辺に迂回路を計画することで障害物回避も行ってよい。グローバルプランナ３４０は、迂回路を計画する前に障害物が動くのを待つなどの発見的方法（ｈｅｕｒｉｓｔｉｃｓ）を適用してよく、経路３００周辺の「安全」地域の中だけで迂回路を計画してもよい。「安全」地域の例は、自動床洗浄機１０１が以前に（教示又は反復の間に）通ったことがある地域のマップに含まれるあらゆる場所であってよい。
【００８６】
複数の例示的な態様及び実施形態が本明細書で論じられているが、当業者であれば、それらのある程度の修正、置換、追加、及び部分的組み合わせを認識するであろう。例えば、以下の通りである。
・上述の例示された実施形態において、自動床洗浄機１００は、一対の駆動輪１０２、１０４を備える。いくつかの実施形態において、自動床洗浄機１００は、２つより多くの駆動輪を備えてもよい。いくつかの実施形態において、自動床洗浄機１００は、これらの駆動輪に加えて、任意の好適な数の従動輪を備えてもよい。そのような従動輪は独立して回転してよい。いくつかの実施形態において、そのような従動輪は、従動輪の水平軸（例えば、従動輪の回転軸）が、一般に鉛直に方向付けられた軸の周りを旋回運動するのを容易にするキャスタ取り付け器具などを用いて取り付けられる。
・本明細書の大部分について説明された実施形態は、自動床洗浄機に関連して説明される。いくつかの実施形態において、本明細書で説明される技術のいずれかは他のロボット車両装置に用いることができ、そのロボット車両装置は、作業者がロボット車両装置を操縦する手動モードと、ロボット車両装置が作業者から独立して自動操縦する自律モードとで運転することができる。
・本明細書の大部分について説明された実施形態は、自動床洗浄機が手動運転モードの場合、作業者は、自動床洗浄機に物理的に連結されたハンドルなどに力を直接加え、自動床洗浄機に横方向の力を伝達することで、自動床洗浄機を操縦する。その結果として次に駆動輪が、異なる角速度で回転することになり得る。いくつかの実施形態において、自動床洗浄機は、より複雑な手動モード操縦機構を備えてよい。いくつかのそのような手動モード操縦機構が、駆動輪の向きを変えたり、駆動輪に横方向の力を加えたりするのに作業者によって用いられる。いくつかのそのような手動モード操縦機構が作業者によって用いられ、異なる左駆動トルク及び右駆動トルクが左駆動輪及び右駆動輪に供給される。いくつかの実施形態において、作業者は、自動床洗浄機を手動モードで運転する場合、自動床洗浄機の近くにいてよい。例えば、作業者は、自動床洗浄機のところにいてハンドルを押してよく、又は自動床洗浄機に乗って操縦機構に力を加えてもよい。このことは、必須ではない。いくつかの実施形態において、例えば、図８に示す遠隔ユーザインタフェース２５２及び２５４といった遠隔ユーザインタフェースを用いて、作業者は自動床洗浄機を手動運転モードで制御してよい。
・いくつかの実施形態において、２つのモータが差動構成で用いられ、前方への動きと操縦の両方を実現してよい。そのような実施形態の一例が図１２に示されている。図１２は、独立して制御可能な２つの駆動・操縦トルク機構５０８及び５０９を備えた複合操縦・駆動システム５０１を有する自動床洗浄機５００を示す。これらの駆動・操縦トルク機構は、駆動輪５０２及び５０４に独立して連結された対応する好適なモータ５０８Ａ及び５０９Ａを有する。制御装置５１６は、制御信号を駆動・操縦トルク機構５０８及び５０９に供給し、回転センサ５１４及び５１５からのフィードバックに基づいて、車輪５０２及び５０４の回転速度を独立して制御するのに用いられてよい。多くの点で、自動床洗浄機５００のオペレーションは、本明細書で説明された自動床洗浄機１０１と同様であってよい。ただし、自律運転モードでは、正トルク及び操縦トルクの決定が閉ループ制御機構において組み合わされてよいことを除く。手動運転モードにおいて、制御装置は「フリーホイール」制御方法を実装し、車輪５０２及び５０４が（上述したフリーホイール手法と同様の方式で）何らかの正トルクオフセットの周辺の好適な領域で「フリーホイール」することを可能にしてよい。例えば、作業者が前進速度をｘに設定した場合、制御装置５１６は、およそこの速度ｘの領域においてフリーホイール手法を実施してよい。これにより作業者は、およそｘの領域にある速度を生じさせることによって、自分が自動床洗浄機５００の向きを変えるのに余分な仕事をさせられていないと感じる。例えば、回転センサは、左駆動輪及び右駆動輪の角速度を測定し、これらの測定値を制御装置に提供するように構成され得る。作業者は、手動運転モードで運転している間、ユーザインタフェースによって、トルク機構５０８及び５０９の名目上の左正駆動信号及び右正駆動信号（並びに車輪５０２及び５０４の対応する名目上の角速度）を設定してよいが、作業者は、駆動輪５０２及び５０４が名目上の角速度と異なる実際の角速度を有するように装置を操縦してよい。制御装置５１６は、左フリーホイール調整及び右フリーホイール調整を判定し、左フリーホイール調整及び右フリーホイール調整を名目上の左正駆動信号及び右正駆動信号に適用して、その結果として生じた左正駆動信号及び右正駆動信号を取得するように構成されてよい。こうして得られた駆動信号が左トルク機構５０８及び右トルク機構５０９に適用された場合、これらの駆動信号によって、正トルク機構５０８及び５０９が実際の角速度で車輪５０２及び５０４を回転させることになる。これらの駆動信号は、駆動輪５０２及び５０４に差動トルクを加えて、これらの駆動輪を名目上の角速度以外の角速度で回転させる必要性を最小限に抑えるフリーホイール効果を模擬する。このフリーホイール方法で、従来の自動床洗浄機のトランスアクスルを模擬できる。
・いくつかの実施形態において、操縦システムは操縦トルク機構１０８及び１０９を必要としない。その代わりに、いくつかのそのような実施形態は、別の１つ又は複数の操縦車輪（不図示）を駆動輪１０２及び１０４の駆動軸の後ろ又は前の少し離れた好適なところに有してよい。そのようなシステムの例示的な実施形態は、以下のうちいずれか１つ又は複数を有してよい。
・１つ又は複数の操縦車輪（キャスタで取り付けられていても、そうでなくても）。これらの車輪は既存のキャスタ車輪を交換してよく、又は既存のキャスタ車輪に追加されてもよい。そのような１つ又は複数の操縦車輪は、好適な操縦機構によって制御可能且つ能動的に操縦されてよく、これにより、操縦車輪の方向及び対応する自動床洗浄機１０１の方向が制御される。そのような操縦車輪は、（駆動輪のようにも作動するという意味で）動力が供給されてよく、又は動力が供給されなくてもよい。
・１つ又は複数のオムニホイール。オムニホイールは、駆動輪１０２及び１０４の駆動軸の後ろ（又は前）の少し離れたところに駆動輪１０２、１０４に対して直角に取り付けられる。オムニホイールは横方向にも駆動して、自動床洗浄機１０１の方向を変えることができるが、前方又は後方の動きに対して実質的な抵抗を与えない。操縦車輪を組み込んだそのような任意の実施形態において、操縦車輪は、車輪を機械的に分離することによって、又は本明細書で説明された種類のフリーホイール制御機構を用いて、自由回転（例えば「フリーホイール」）を可能にするように構成されてよい。
【図１Ａ】
2019520953.tif 000012
【図１Ｂ】
2019520953.tif 000013
【図１Ｃ】
2019520953.tif 000014
【図２Ａ】
2019520953.tif 000015
【図２Ｂ】
2019520953.tif 000016
【図２Ｃ】
2019520953.tif 000017
【図２Ｄ】
2019520953.tif 000018
【図２Ｅ】
2019520953.tif 000019
【図３】
2019520953.tif 000020
【図３Ｂ】
2019520953.tif 000021
【図４】
2019520953.tif 000022
【図４Ｂ】
2019520953.tif 000023
【図５】
2019520953.tif 000024
【図６】
2019520953.tif 000025
【図７】
2019520953.tif 000026
【図８】
2019520953.tif 000027
【図９Ａ】
2019520953.tif 000028
【図９Ｂ】
2019520953.tif 000029
【図１０】
2019520953.tif 000030
【図１１】
2019520953.tif 000031
【図１２】
2019520953.tif 000032
【国際調査報告】
2019520953.tif 000033
2019520953.tif 000034
2019520953.tif 000035
2019520953.tif 000036
2019520953.tif 000037
2019520953.tif 000038