(57)【要約】      （修正有）【課題】自動清掃機のコストを低減する。【解決手段】自動清掃機を提供し、その距離センサにより複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機と壁面との間の複数の間隔Ｙ（ｔ）を測量する。その制御モジュールは、前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出する。前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）に基づき、自動清掃機の走行方向と壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａを求める。【選択図】図６
2018120572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離センサと制御モジュールと走行装置を含む自動清掃機であって、
前記制御モジュールは、ジャイロスコープを有し、前記距離センサ及び前記走行装置と電気的に接続され、
前記走行装置は、前記自動清掃機を移動させて、前記自動清掃機を第１位置から第２位置まで移動させ、
前記距離センサは、複数の異なる時点ｔにおいて、前記自動清掃機と壁面との複数の間隔Ｙ（ｔ）を測量し、
前記清掃モジュールは、前記複数の異なる時点ｔにおいて、前記走行装置の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出し、且つ前記第２位置において、前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）に基づき、前記自動清掃機の走行方向と前記壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａを求めることを特徴とする自動清掃機。
【請求項２】
前記制御モジュールは更に、前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）及び前記複数の間隔Ｙ（ｔ）に対し線形回帰分析を行って回帰線Ｌを獲得し、前記回帰線Ｌに基づき前記偏差角度Ａを求めることを特徴とする請求項１記載の自動清掃機。
【請求項３】
前記制御モジュールは更に、方位角Ｑを算出し且つ前記偏差角度Ａに基づき前記方位角Ｑを校正することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動清掃機。
【請求項４】
前記制御モジュールは第１演算式に基づき前記方位角Ｑを校正し、そのうち、前記第１演算式は校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−偏移角度Ａであることを特徴とする請求項３記載の自動清掃機。
【請求項５】
前記制御モジュールは、第２演算式に基づき前記方位角Ｑを校正し、そのうち、前記第２演算式は校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−校正角度ａであり、且つ前記偏差角度Ａは前記校正角度ａより大きいことを特徴とする請求項３記載の自動清掃機。
【請求項６】
前記制御モジュールは更に、前記自動清掃機を所定角度Ｇまで回転させた後、前記自動清掃機を前記第２位置から第３位置に移動させるように前記走行装置を制御し、
前記自動清掃機が前記所定角度Ｇまで回転した後、前記距離センサにより、複数の異なる時点ｔにおいて、前記自動清掃機と前記壁面との間の複数の間隔Ｙ１（ｔ）を求め、
前記自動清掃機が前記所定角度Ｇまで回転した後、前記複数の異なる時点ｔにおいて、前記走行装置の複数の走行距離Ｘ１（ｔ）を算出し、
前記第３位置において、前記複数の間隔Ｙ１（ｔ）及び前記走行距離Ｘ１（ｔ）に基づき、前記自動清掃機の走行方向と前記壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａ１を求め且つ前記偏差角度Ａ及び前記偏差角度Ａ１に基づき前記ジャイロスコープの定数Ｋを校正することを特徴とする請求項１又は２記載の自動清掃機。
【請求項７】
自動清掃機に適用される自動清掃機の制御方法であって、
前記自動清掃機は、距離センサと、ジャイロスコープを有する制御モジュールと、走行装置を含み、
前記自動清掃機を第１位置から第２位置まで移動させるステップと、
前記距離センサを利用して、複数の異なる時点ｔにおいて、前記自動清掃機と壁面との間の複数の間隔Ｙ（ｔ）を求めるステップと、
前記複数の異なる時点ｔにおいて、前記走行装置の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出するステップと、
前記第２位置において、前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）に基づき、前記自動清掃機の走行方向と前記壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａを求めるステップと、を含むことを特徴とする自動清掃機の制御方法。
【請求項８】
前記偏差角度Ａを求めるステップは、
前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）及び前記複数の間隔Ｙ（ｔ）に対し、線形回帰分析を行って回帰線Ｌを獲得するとともに前記回帰線Ｌに基づき前記偏差角度Ａを求めるステップを含むことを特徴とする請求項７記載の自動清掃機の制御方法。
【請求項９】
前記制御モジュールにより方位角Ｑを算出するステップと、
また、前記制御モジュールにより前記偏差角度Ａに基づき前記方位角Ｑを校正するステップと、  
を更に含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の自動清掃機の制御方法。
【請求項１０】
前記偏差角度Ａに基づき前記方位角Ｑを校正するステップは、
演算式に基づき前記方位角Ｑを校正し、  
前記演算式は、校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−校正角度ａであり、前記偏差角度Ａは前記校正角度ａより大きいステップを含むことを特徴とする請求項９記載の自動清掃機の制御方法。
【請求項１１】
前記偏差角度Ａに基づき前記方位角Ｑを校正するステップは、
１回目の校正であるか否か判断するステップと、
１回目の校正である場合、第１演算式に基づき前記方位角Ｑを校正するステップであって、前記第１演算式は、校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−前記偏差角度Ａであるステップと、
前記偏差角度Ａがしきい値Ｔｈより小さいか否か判断するステップと、
１回目の校正ではなく且つ前記偏差角度Ａがしきい値Ｔｈより小さい場合、第２演算式に基づき前記方位角Ｑを校正するステップであって、前記第２演算式が、校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−校正角度ａであり、且つ前記偏差角度Ａが前記校正角度ａより大きいステップと、
前記偏差角度Ａがしきい値Ｔｈより大きい場合、前記方位角Ｑを校正しないステップと、  
を含むことを特徴と請求項９記載の自動清掃機の制御方法。
【請求項１２】
前記自動清掃機を所定角度Ｇまで回転させるステップと、
前記自動清掃機を前記第２位置から第３位置まで移動させるステップと、
前記自動清掃機を所定角度Ｇまで回転させるステップの後、前記距離センサにより、複数の異なる時点ｔにおいて、前記自動清掃機と前記壁面との間の複数の間隔Ｙ１（ｔ）を求めるステップと、
前記自動清掃機を所定角度Ｇまで回転させるステップの後、前記複数の異なる時点ｔにおいて、前記走行装置の複数の走行距離Ｘ１（ｔ）を算出するステップと、
前記第３位置において、前記複数の間隔Ｙ１（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ１（ｔ）に基づき、前記自動清掃機走行方向と前記壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａ１を求めるステップと、
前記偏差角度Ａ及び前記偏差角度Ａ１に基づき、前記ジャイロスコープの定数Ｋを校正するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項７または８記載の自動清掃機の制御方法。
【請求項１３】
前記所定角度Ｇが３６０度であり、
前記自動清掃機を第１位置から第２位置まで移動させるステップは、前記走行装置を前方へ走行させるステップを含み、
前記自動清掃機を前記第２位置から第３位置まで走行させるステップは、前記走行装置を後方へ走行させるステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の自動清掃機の制御方法。
【請求項１４】
自動清掃機に適用される自動清掃機の制御方法であって、
自動清掃機を起動して、前記自動清掃機に立ち上げポイントを探させるステップと、
請求項９から１１のいずれの１項に記載された自動清掃機の制御方法により、前記自動清掃機の走行を開始させるステップと、
前記自動清掃機の少なくとも一の距離センサにより、異なる時点において前記自動清掃機の周囲環境を測量させて複数の局所マップを獲得するステップと、
得られた前記複数の局所マップに基づきジグザグ型の軌跡を決定し、前記ジグザグ型の軌跡に基づき走行を続けるステップと、
得られた前記複数の局所マップに基づき、マップ情報を更新するとともに前記マップ情報を前記自動清掃機の記憶装置に記憶するステップと、  
を含むことを特徴とする自動清掃機の制御方法。
【請求項１５】
請求項１２から１３のいずれか一項に記載の自動清掃機の制御方法により、前記ジャイロスコープの定数Ｋを校正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の自動清掃機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動清掃機及びその制御方法に関し、特に壁面を利用してルートを校正する自動清掃機及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロボット掃除機１は、室内の床面を清掃するとき、演算によりルートの計画を行い、清掃又は拭き掃除されていない領域を削減するために、ジグザグ型のルートを計画する。例えば、米国特許番号ＵＳ ７５１５９９１Ｂ２によれば、ジグザグ型ルートの計画方法が提出されている。図１は、従来のロボット掃除機が計画した所定ルートの概略図である。図１に示されるように、掃除する部屋３０は、４つの壁面区間２１，２２，２３，２４を有する壁面２０により囲まれている。部屋３０内に椅子、ソファーなどの障害物３１，３２が配置されている。ロボット掃除機１を部屋３０内の任意の位置に配置する。開始時、ロボット掃除機は清掃空領域を認識する。更に具体的に言えば、ロボット掃除機１を現在の方向に前進するように維持し、ルート２０１に沿って壁面２０まで移動させる。次に、ロボット掃除機１をルート２０２，２０３により壁面２０に沿って部屋３０を一回りするように走行させる。前記走行により清掃領域が設定されるとともに、マップ情報が作成され、その後、得られたマップ情報を制御装置の記憶装置に記録する。  
【０００３】
ロボット掃除機１の走行過程において、ロボット掃除機１の方位角に誤差が生じる。従って、米国特許番号ＵＳ ７５１５９９１Ｂ２において、校正方法が提出され、自動走行型清掃機がマップ情報にアクセスし、マップ情報中に記憶された「壁面」情報から、又走行中に記録した記憶ルートの方位角とマップ情報中に記録された壁面方位角を利用し、清掃機の方位角の検出誤差を校正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】・・・米国特許番号ＵＳ ７５１５９９１Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在市場で売られているロボット掃除機（ＬＧ社製、ＬｒＶ５９００）にイメージセンサが設けられ、天井の画像を撮像するとともに天井のラインを鑑定し、更にロボットと部屋の壁面間の平行と垂直の座標を絶え間なく演算して、誤差の累積を防止する。ロボットは更にこの座標に基づき、「ジグザグ型」ルートを走行し、往復清掃を行う。しかし、映像システムには演算能力が高いハードウェアが必要であるためにコストが高くなる。現在市場において別のロボット掃除機（iRobot 980）は、映像を利用して、家具の尖点を鑑定しロボットと部屋の壁面間の平行及び垂直の座標を演算する。しかし、上記のように映像システムのコストも高くなる。
【０００６】
現在市場における別のロボット掃除機（Neato）は、ライダ（LIDAR）を利用し、パルス状レーザーにより目標の距離などパラメータを測量し且つ測量範囲は６メートルに達する。また、回転を続けるレーザーヘッドにより、部屋を囲む壁を測量しマッピングし、ロボット掃除機がこのマップに基づいてジグザグ型ルートで往復清掃する。しかし、ライダ（LIDAR）のコストは高い。
【０００７】
現在の市場において更に別のロボット掃除機（mint）は、ノーススター・ナビゲーションシステムを採用し、光のポイントを天井に投影して、ロボット掃除機に設けられた画像装置がこの光のポイントにより原点位置とロボット掃除機の座標を決定して、誤差の累積を防止する。ロボット掃除機は更にこの座標に基づき、ジグザグ型ルートに沿って往復清掃する。しかし画像システムのコストが高い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例の目的は、壁面校正ルートの自動ロボットを利用する自動清掃機及びその制御方法を提供する。本発明の一実施例の目的は、測量して得られた複数の局所マップを利用して、マップ情報を更新または拡張する自動清掃機及びその制御方法を提供することである。  
【０００９】
本発明の一実施例によれば、自動清掃機は、距離センサ、制御モジュール及び走行装置を含む。制御モジュールは、ジャイロスコープを有し、且つ距離センサ及び走行装置に電気的に接続される。走行装置は自動清掃機の移動に用い、自動清掃機を第１位置から第２位置まで移動させる。距離センサは複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機と壁面間の複数の間隔Ｙ（ｔ）を測量する。制御モジュールは、前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出する。前記第２位置において、前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び複数の走行距離Ｘ（ｔ）に基づき、自動清掃機の走行方向及び壁面の延伸方向間の偏差角度Ａを求める。
【００１０】
一実施例において、制御モジュールは更に前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）及び前記複数の間隔Ｙ（ｔ）に対し、線形回帰分析を行い、回帰線Ｌを獲得し且つ回帰線Ｌに基づき偏差角度Ａを求める。
【００１１】
一実施例において、制御モジュールは更に方位角Ｑを算出し且つ更に偏差角度Ａに基づき方位角Ｑを校正する。一実施例において、制御モジュールは第１演算式に基づき方位角Ｑを校正し、校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ-偏差角度Ａである。一実施例において、制御モジュールは、第２演算式により方位角Ｑを校正し、校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−校正角度ａであり、且つ偏差角度Ａは校正角度ａよりも大きい。
【００１２】
一実施例において、制御モジュールは、モータモジュール及びエンコーダを含む。モータモジュールは走行装置に接続される。エンコーダはモータモジュールと電気的に接続され且つモータモジュールの操作信号に基づき、前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）を求め、前記走行距離Ｘ（ｔ）及び方位角Ｑに基づき慣性航法を行う。一実施例において、ジャイロスコープは自動清掃機の角速度を測量して、時間で角速度を積分し積分角度（ｉＡ）を得る。積分角度は制御モジュールが方位角Ｑを求めるのに用いる。
【００１３】
一実施例において、所定角度Ｇは３６０度であり、走行装置は前方へ走行して自動清掃機を第１位置から第２位置へ移動させ、且つ走行装置が後方へ走行して自動清掃機を第２位置から第３位置へ移動させる。
【００１４】
一実施例において、制御モジュールは更に自動清掃機を所定角度Ｇに回転させた後、更に走行装置を制御して自動清掃機を第２位置から第３位置に移動させる。自動清掃機は所定角度Ｇまで回転した後、距離センサにより、複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機と壁面間の複数の間隔Ｙ（ｔ）を求める。自働清掃機が所定角度Ｇまで回転した後、前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置の複数の走行距離Ｘ１（ｔ）を算出する。第３位置において、前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び前記複数の距離Ｘ１（ｔ）に基づき、自動清掃機の走行方向と壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａ１を求める。また、偏差角度Ａ及び偏差角度Ａ１に基づきジャイロスコープの定数Ｋを校正する。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、自動清掃機の制御方法は、自動清掃機に適用され、自動清掃機は、距離センサ、ジャイロスコープを有する制御モジュール及び走行装置を含む。前記制御方法は、以下のステップを含む。自動清掃機を第１位置から第２位置まで移動させる。距離センサにより複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機と壁面間の複数の間隔Ｙ（ｔ）を求める。前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出する。第２位置において、前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び前記複数の距離Ｘ（ｔ）に基づき、自動清掃機の走行方法と壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａを求める。
【００１６】
一実施例において、前記偏差角度Ａを求めるステップは、前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）及び前記複数の間隔Ｙ（ｔ）に対し、線形回帰分析を行って回帰線Ｌを獲得し、回帰線Ｌに基づき偏差角度Ａを求める。  
【００１７】
一実施例において、制御モジュールにより方位角Ｑを算出するとともに、更に制御モジュールにより偏差角度Ａに基づき方位角Ｑを校正する。前記偏差角度Ａに基づき前記方位角Ｑを校正するステップは、演算式に基づき方位角Ｑを校正し、前記演算式は校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ―校正角度ａであり、且つ偏差角度Ａは校正角度ａよりも大きい。
【００１８】
一実施例において、前記偏差角度Ａに基づき方位角Ｑを校正するステップは以下のステップを含む。１回目の校正であるか否か判断する。１回目の校正の場合、第１演算式に基づき、方位角Ｑを校正し、前記第１演算式が校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−偏差角度Ａである。偏差角度Ａがしきい値Ｔｈより小さいか否か判断する。１回目の校正ではなく且つ偏差角度Ａがしきい値Ｔｈより小さい場合、第２演算式に基づき、方位角Ｑを校正し、前記第２演算式は、校正後方位角Ｑ＝校正前方位角Ｑ−校正角度ａであり、偏差角度Ａは校正角度ａより大きい。偏差角度Ａがしきい値Ｔｈより大きい場合、方位角Ｑを校正しない。  
【００１９】
一実施例において、前記制御方法は以下のステップを更に含む。自動清掃機を所定角度Ｇに回転させる。自動清掃機を第２位置から第３位置まで移動させる。前記自動清掃機を所定角度Ｇに回転させるステップ後、距離センサにより複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機と壁面との間の複数の間隔Ｙ１（ｔ）を求める。前記自動清掃機を所定角度Ｇに回転させるステップ後、前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置の複数の走行距離Ｘ１（ｔ）を算出する。第３位置において、前記複数の間隔Ｙ１（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ１（ｔ）に基づき、自動清掃機の走行方向と壁面の延伸方向との間の偏差角度Ａ１を求める。そして、偏差角度Ａ及び偏差角度Ａ１に基づきジャイロスコープの定数Ｋを校正する。  
【００２０】
一実施例において、所定角度Ｇは３６０度である。前記自動清掃機を第１位置から第２位置まで移動させるステップは、走行装置を前方へ走行させるステップを含む。前記自動清掃機を前記第２位置から第３位置まで移動させるステップは、走行装置を後方へ走行させるステップを含む。
【００２１】
本発明の一実施例によれば、自動清掃機の制御方法は、自動清掃機に適用され、以下のステップを含む。自動清掃機を起動して、自動清掃機に立ち上げポイントを探させる。請求項８〜１２のいずれか１項に記載された自動清掃機の制御方法により、自動清掃機の走行を開始させる。自動清掃機の少なくとも一の距離センサにより、異なる時点において自動清掃機の周囲環境を測量し、複数の局所マップを測量する。測量された前記複数の局所マップに基づきジグザグ型経路が決定され、ジグザグ型経路に基づき走行を続ける。そして、測量された前記複数の局所マップに基づき、マップ情報を更新し、且つマップ情報を自動清掃機の記憶装置に記憶する。
【００２２】
本発明の一実施例によれば、自動清掃機と壁面との間の間隔を続けて測量することにより、自動清掃機と壁面との間の角度が鑑定されるとともに、偏差角度Ａにより自動清掃機の方位角Ｑを校正し、自動清掃機のルートを偏移させない。一実施例において、ライダ（LIDAR）ではなく、低コストの測距レーザＩＣを採用することができ、この方法によりコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
以下の詳細な説明および図面は、本発明を全体的に理解できるように説明に用いるのであって、本発明を限定するものではない。
【００２４】
【図１】従来のロボット掃除機が計画する所定ルートの概略図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例の自動清掃機が壁面に沿って走行するときの俯瞰図である。
【図２Ｂ】図２Ａの実施例の自動清掃機の下面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの実施例の自動清掃機の側面図である。
【図３】本発明の一実施例の清掃機の機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施例の自動清掃機が走行する実際のルートの一部の概略図である。
【図５】図２Ａの実施例の自動清掃機と壁面との間の間隔Ｙ（ｔ）と、走行距離Ｘ（ｔ）との関係図である。
【図６】本発明の一実施例の制御方法のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施例の自動清掃機が計画したルートの概略図である。
【図８】本発明の一実施例の自動清掃機がルートを計画するフローチャートである。
【図９Ａ】本発明の別の実施例の自動清掃機が走行する実際のルートの一部の概略図である。
【図９Ｂ】本発明の別の実施例の自動清掃機が走行する実際のルートの一部の概略図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施例のジャイロスコープを校正する制御方法のフローチャートである。
【図１０Ｂ】本発明の一実施例のジャイロスコープを校正する制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面を参照して、本発明を詳細に説明する。同一の符号は、複数の観点における同一又は類似する部材を識別するのに用いる。特に、図面は符号の方向から見るべきである。
【実施例】
【００２６】
本発明の一実施例の自動ロボット及びその制御方法によれば、自動清掃機２００は走行しながらマップを作成し、且つ局所マップにより有効な清掃ルートを計画し、清掃過程において、全ての部屋の床１０２の清掃が終わるまで、マップの拡張を継続する。この他、走行と同時に、壁面に基づき、自動清掃機２００の方位角Ｑを随時校正し、自動清掃機２００が壁面４００に平行又は垂直になるように、且つ「ジグザグ型」ルートにより部屋を往復清掃し、これにより清掃効率が向上する。以下、本発明の具体的実施例を更に説明する。
【００２７】
図２Ａは、本発明の一実施例の自動清掃機が壁面に沿って走行する俯瞰図である。図２Ｂは図２Ａ実施例の自動清掃機の下面図である。図２Ｃは図２Ａ実施例の自動清掃機の側面図である。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、自動清掃機２００は、少なくとも一の距離センサ２１０、バンパー２２１、少なくとも一の側面ブラシ２２２、走行装置２２３及び清掃装置２２４，２２５を含む。バンパー２２１は自動清掃機２００の前方に設けられ、障害物の検出及び衝突に用いる。側面ブラシ２２２は下方へ延伸し、床面の塵埃を吸塵口３３１へ掃き入れる。清掃装置２２４，２２５は、底面に且つ下方へ向けて設け床面を拭き掃除する清掃シートを含んでもよい。図２Ｃに示されるように、走行装置２２３は、ローラプーリー装置であってもよく、ローラプーリー装置は、二つのホイール２３１及びベルト２３２を含み、ベルト２３２は前記複数のホイール２３１間を接続する。
【００２８】
図３は、本発明一実施例の清掃機の機能ブロック図である。図３を参照すると、本実施例において、自動清掃機２００は更に、ポンプモジュール３３０、制御モジュール３４０及び電源モジュール３９０を含む。電源モジュール３９０は、ポンプモジュール３３０及び制御モジュール３４０に電源を供給する。ポンプモジュール３３０は、真空吸塵装置（図示せず）を駆動して真空吸塵を行い、吸塵口３３１から塵埃を吸入した後、塵埃を集塵パック（図示せず）に収集する。距離センサ２１０は制御モジュール３４０に電気的に接続され、距離データを制御モジュール３４０に伝送する。制御モジュール３４０はエンコーダ３４１、モータモジュール３４２、ジャイロスコープ３４３、処理装置（ＣＰＵ）３４４及び記憶装置３４５を含む。モータモジュール３４２は、走行装置２２３を駆動し、自動清掃機２００に前後移動または左右回転を行わせる。更に、具体的には、モータモジュール３４２は前記複数のホイール２３１に接続されるとともに、前記複数のホイール２３１を回転してベルト２３２を回動させる。モータモジュール３４２は、エンコーダ３４１に電気的に接続され、エンコーダ３４１はモータモジュール３４２の操作信号に基づいて、走行距離又は湾曲（回転）角度を求める。エンコーダ３４１の読み取り値から自動清掃機２００が走行した距離又は回転する角度を算出することができる。制御モジュール３４０のジャイロスコープ３４３は測量した自動清掃機２００の角速度(ω)に用い、角速度(ω)に対し積分することにより、以下の式ｅｑ１のように機器の積分角度（ｉＡ）が得られる。エンコーダ３４１は、走行距離、回転角度及び積分角度（ｉＡ）の少なくとも一つにより慣性航法（inertial navigation）を行うとともに、「ジグザグ型」により往復清掃を行う。
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そのうち、ｉＡは、積分角度を表し、Ｋはジャイロスコープの定数、ωは角速度、ｔは時間である。
【００２９】
そして、自動清掃機２００が方位角を獲得する方法は、積分により得られるので、絶えず累積していく誤差により実際のルートが傾斜し且つ元の予定されたルートから逸脱する。図４は、自動清掃機が走行した実際のルートの一部の概略図である。図４に示されるように、自動清掃機２００が部屋の床面１０２に配置される。自動清掃機２００は、誤差の累積のために、実際のルートが予定されたルートを逸脱している。この他、自動清掃機２００の座標又は方位角が偏差により、壁面にほぼ平行又は垂直なルートを走行できず、このために作成したマップ情報にも偏差が生じる。
【００３０】
更に具体的には、自動清掃機２００の走行中に、ジャイロスコープが検出した角速度を積分する。自動清掃機２００のエンコーダ３４１は検出された移動距離に用いられるともに、前記角速度により校正前の実際に走行した方位角Ｑを求める。時間に伴い誤差が累積するので、自動清掃機２００の校正前方位角Ｑと元の予定された方位角Ｑ（即ち壁面４００が延伸する方向Ｑｃ）との間にずれが生じ、結果、自動清掃機２００が走行する方向は壁面４００の延伸方向とは平行にならない。
【００３１】
一実施例において、距離センサ２１０は自動清掃機２００の側面に設けられる。図２Ａに示されるように、距離センサ２１０がそれぞれ自動清掃機２００の二つの側面及び前面に設けられることが好ましい。一実施例において、距離センサ２１０は固定式レーザ型測量集積回路（integrated circuit，ＩＣ）であってもよく、距離センサ２１０がレーザビーム２１１を発射して、自動清掃機２００と壁面４００との間の距離を測量する。距離センサ２１０は複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機２００と壁面４００との間の間隔Ｙ（ｔ）を測量する。制御モジュール３４０は前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置２２３の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出するとともに、前記複数のデータを制御モジュール３４０中に記憶する。前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）と間隔Ｙ（ｔ）に対し線形回帰分析を行って回帰線Ｌを獲得するとともに、得られた回帰線Ｌ及びＸ軸間の角度を求めて、自動清掃機２００の走行方向と壁面４００が延伸する方向との間の角度、即ち偏差角度Ａとする。
【００３２】
図５は、図２Ａの実施例の自動清掃機と壁面との間の間隔Ｙ（ｔ）と、走行距離Ｘ（ｔ）との関係図である。更に詳細に説明すると、例えば、前記データをグラフ上に表記し、図５に示されるように、各時点ｔにおいて一組のＸ（ｔ）及びＹ（ｔ）の数値が得られ、即ち図５に複数の点が表記される。更に、前記複数の点に対し線形回帰分析を行い回帰線Ｌが獲得され、回帰線Ｌ及びＸ軸間の角度を求める。即ち偏差角度Ａが算出できる。
【００３３】
自動清掃機２００の方位角Ｑを校正する場合、自動清掃機２００の制御モジュール３４０は本体を偏差角度Ａに回転した後、即ち自動清掃機２００の走行方向を壁面４００の延伸方向に平行にする。この時制御モジュール３４０は更に方位角Ｑを校正する。即ち、校正後方位角Ｑ＝（校正前方位角Ｑ−偏差角度Ａ）＝方位角Ｑｃであり、校正後方位角Ｑを制御モジュール３４０に記憶する。このように自動清掃機２００は壁面に平行又は垂直になり、「ジグザグ型」に往復清掃を行うことができる。理解すべきことは、本実施例において、自動清掃機２００の走行方向と参考物品が平行になる例により説明したが、本発明を平行に限定するものではなく、垂直であってもよい。又は、製品設計の必要に応じて、様々な所定角度を採用してもよい。実施例において、自動清掃機２００の走行方向と参考物品を所定角度にするだけでよい。
【００３４】
前述の実施例において、算出された偏差角度Ａが大きすぎるために過度に校正を行ってしまう。従って、より良い状況において、タイムシェアリング方式により、異なる時点において校正を行うことができ、また校正ごとの角度はいずれも偏差角度Ａよりも小さく、これにより次第に予定された方位角Ｑｃに近づく。このように、自動清掃機２００の左右の回転の振幅が過度に大きくなることを防ぐ。
【００３５】
図６は、本実施例の制御方法のフローチャートである。自動清掃機２００が運行を開始するとき、初期位置決めステップを行う。初期位置決めステップの後走行を開始し(ステップＳ０１)、且つ走行と同時に本発明の一実施例の制御方法を行う。図６に示されるように、自動清掃ロボット２００の制御方法は以下のステップを含む。
ステップＳ０２：距離センサ２１０を利用し、複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機２００と壁面４００との間の複数の間隔Ｙ(ｔ)を求める。
ステップＳ０４：前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置２２３の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出する。
ステップＳ０６：前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）に基づき、自動清掃機２００の走行方向と壁面４００の延伸方向との間の偏差角度を求める。詳細には、前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）と間隔Ｙ（ｔ）に対し線形回帰分析を行って回帰線Ｌを獲得するとともに、回帰線Ｌ及びＸ軸間の角度を求め、偏差角度Ａとする。
ステップＳ０８：偏差角度Ａに基づき方位角Ｑを校正する。
【００３６】
一実施例において、過度に校正が行われることを防ぐため、タイムシェアリング方式により、異なる時点において小幅な校正を行うことができる。具体的には、前述のステップＳ０８は以下のステップを含むことができる。  
ステップＳ８２：１回目の校正であるか否か判断する。１回目の校正の場合、ステップＳ８４に進む。１回目の校正ではない場合、ステップＳ８５に進む。  
ステップＳ８４：下記の演算式により自動清掃機２００の方位角Ｑを校正する。校正後方位角Ｑ＝(校正前方位角Ｑ−偏差角度Ａ)。ステップＳ８４を実行した後、再びステップＳ０２に戻る。  
ステップＳ８５：偏差角度Ａが閾値Ｔｈより小さいか否か判断する。小さい場合、ステップＳ８６へ進む。小さくない場合、ステップＳ８７へ進む。  
ステップＳ８６：下記の演算式により自動清掃機２００の方位角Ｑを小幅に校正する。校正後方位角Ｑ＝(校正前方位角Ｑ−校正角度ａ)、そのうち、校正角度ａは偏差角度Ａより小さい。ステップＳ８６を実行した後、再びステップＳ０２へ戻る。    
ステップＳ８７：自動清掃機２００の方位角Ｑを校正しない。偏差角度Ａが閾値を超えた場合、壁面４００は傾斜し、直交性の壁面ではないことを示し、従って、補正を行わない。ステップＳ８７を実行した後、再びステップＳ０２へ戻る。
【００３７】
自動清掃機２００が運行を開始したとき、初期位置決めステップを行う。初期位置決めステップ後、走行を開始し、その後方位角Ｑの１回目の校正を行うとともに、エンコーダ３４１とジャイロスコープ３４３(Ｇｙｒｏ)により慣性航法を行う。ただし、走行を続ける過程において、スリップや誤差が累積するため、方位角Ｑの誤差となる。本実施例において、自動清掃機２００の走行時に、自動清掃機２００の走行方向と付近の壁面４００との間の角度の鑑定を続け、両者間に偏差角度Ａが生じたと判断した場合、偏差角度Ａに対し微細な補正を行い、自動清掃機２００のソフトウェア内の方位角Ｑを調整する。しかし、偏差角度Ａが非常に大きい場合、壁面４００が垂直又は平行な壁面４００ではなく、斜めであることを示す。従って、偏差角度Ａが大きすぎると、自動清掃機２００のソフトウェア内の方位角Ｑを補正しない。図２Ａに示されるように、自動清掃機２００が部屋を走行するとき、距離センサ２１０は、壁、タンス、床などを含む壁面４００と、自動清掃機２００との間の偏差角度Ａを測量し、前記偏差角度Ａにより自動清掃機２００の方位角Ｑを校正して、自動清掃機２００を壁面４００に平行又は垂直となるように、「ジグザグ型」ルートで部屋を往復清掃する。
【００３８】
図７に、本発明の一実施例の自動清掃機の計画ルートの概略図を示す。図８に、本発明の一実施例の自動清掃機の計画ルートのフローチャートを示す。図７及び図８に示されるように、本発明の一実施例のルートの計画方法は以下のステップを含む。  
ステップＳ２０：自動清掃機２００を起動し、自動清掃機２００が運行を開始したとき、初期位置決めステップを行って、立ち上げポイントＭ０を探す。一実施例において、自動清掃機２００を任意の位置に配置して、立ち上げポイントＭ０とすることができる。一実施例において、自動清掃機２００が壁面を探す場合、壁面を探し出した時の位置を立ち上げポイントＭ０とすることができる。一実施例において、二つの壁面からなる角を探した場合、前記角を探し出した時の位置を立ち上げポイントＭ０とする。  
ステップＳ２２：前記図６のように実施例の自動清掃機の制御方法により、自動清掃機２００が走行を開始する。  
ステップＳ２４：複数の距離センサ２１０により、異なる時点において自動清掃機２００の周囲環境を測量して、複数の局所マップＳ０-Ｓｑを得る。具体的には、スタート時、前記複数の距離センサ２１０により、自動清掃機２００の周囲環境を測量し、局所マップＳ０を求める。局所マップＳ０は床面１０２中の局所エリアであり、二次元アレイＳ０(ｉ，ｊ)で表示でき、そのうち、ｉ及びｊの大きさは距離センサ２１０が検知できる最大距離により決定される。自動清掃機２００は壁面１０３に沿ってポイントＡ１まで走行し、走行と同時に図６の方法により方向角Ｑの校正を行うとともに、自動清掃機２００の周囲環境を測量して局所マップＳ１を求める。  
ステップＳ２６：得られた前記複数の局所マップＳ０-Ｓｑによりジグザグ型軌跡が決定され、また前記ジグザグ型軌跡により走行を続ける。詳細に言えば、自動清掃機２００は、前記複数の既知の局所マップＳｑによりジグザグ型軌跡を決定し、また前記ジグザグ型軌跡により横軸に沿って又は縦軸に沿ってポイントＡｑ＋１まで走行し続け、走行と同時に図６の方法により方向角Ｑの校正を行い、また最近の局所マップＳｑ＋１を引き続き求める。ジグザグ型軌跡により、自動清掃機２００は走行し続け、障害物に当たった時、左向き又は右向きに９０度回転する。図７に示されるように、自動清掃機２００は壁面１０４に当たった時左向きに９０度回転し、走行を続け、壁面１０５に当たったのち左向きに９０度回転し、所定距離Ｗまで走行した後再び左向きに９０度回転し、これにより「ジグザグ型」経路を走行する。  
ステップＳ２８：得られた前記複数の局所マップＳ０-Ｓｑに基づき、マップ情報を更新するとともに、前記マップ情報を自動清掃機２００の記憶装置３４５に記憶する。自動清掃機２００は局所マップＳ０から局所マップＳｑまで全てを統合して、マップ情報ｍａｐ（ｉ，ｊ）を更新するとともに拡大する。横軸走行距離が長くなれば、検測できるｉ値は大きくなり、縦軸走行距離が長くなれば、検測できるｊ値は大きくなる。従って、局所マップＳ１は局所マップＳ０に知られていない部分を含み、局所マップＳｑ＋１は、局所マップＳｑに知られていない部分を含む。自動清掃機２００は得られた前記複数の局所マップを統合して地図情報ｍａｐ（ｉ，ｊ）を更新するとともに拡大する。この他、図７において、右方向及び上方向は、正値に設定してもよく、左方向及び下方向は負値に設定してもよい。  
【００３９】
上述のように、自動清掃機２００は走行と同時に測定して複数の局所マップを得ることができ、また前記複数の局所マップに基づきマップ情報ｍａｐ（ｉ，ｊ）を更新し拡大する。本発明の一実施例によれば、そのメリットは、自動清掃機２００は走行しながら地図を作成し、且つ局所マップに基づき有効な清掃経路を計画し、清掃過程において全ての部屋の床板１０２の清掃が完了するまでマップを拡張し続ける。従って、清掃を開始する前、全ての部屋を一回りしてマップを作成する必要がなく、時間が削減できる。この他、自動清掃機２００は走行と同時に、前述の方法により方向角Ｑの校正を行うことができる。従って、壁面４００に平行又は垂直な方法で、且つ「ジグザグ型」経路により部屋を往復清掃できる。
【００４０】
この他、ジャイロスコープ３４３の積分角度の誤差は、その定数Ｋにより形成される。本発明一実施例によれば、偏差角度Ａによりジャイロスコープ３４３のジャイロスコープ定数Ｋを校正することもできる。図９Ａに本発明の別の実施例の自動清掃機が走行した実際のルートの一部分の概略図を示す。図９Ｂは本発明の別の実施例の自動清掃機が走行した実際のルートの一部分の概略図を示す。図１０Ａ−図１０Ｂに、本発明の一実施例のジャイロスコープが校正できる制御方法のフローチャートを示す。図９Ａ及び図１０Ａ−図１０Ｂに示されるように、本発明一実施例の制御方法はジャイロスコープを校正でき、前記制御方法は以下のステップを含む。
【００４１】
ステップＳ６０：自動清掃機２００を第１位置から第２位置へ移動させる。図９Ａに示されるように、第１位置はポイントＰ１であってもよく、第２位置はポイントＰ２であってもよい。  
ステップＳ６１：自動清掃機２００が距離センサ２１０により、複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機２００と壁面４００との間の複数の間隔Ｙ（ｔ）を求める。  
ステップＳ６２：前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置２２３の前方への走行の複数の走行距離Ｘ（ｔ）を算出する。  
ステップＳ６３：前記第２位置において、前記複数の間隔Ｙ（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ（ｔ）に基づき、自動清掃機２００の走行方向と壁面４００の延伸方向との間の偏差角度Ａを求める。  
ステップＳ６４：自動清掃機２００を所定角度Ｇまで回転させる。一実施例において、図９Ａに示されるように、所定角度Ｇは３６０度であってもよく、この時、理想状態のもとでは、自動清掃機２００の方位は変化しない。別の実施例において、図９Ｂに示されるように、所定角度Ｇは９０度より小さいいかなる角度であってもよい。  
ステップＳ６５：自動清掃機２００を第２位置から第３位置へ移動させる。図９Ａに示されるように、第２位置はポイントＰ２であってもよく、第３位置はそれぞれポイントＰ３であってもよい。一実施例において、走行装置２２３のホイール２３１を後方へ回転させ、自動清掃機２００の方位が変化しない状況のもと、それをポイントＰ５まで後方へ走行させる。図９Ｂに示されるように、第２位置はポイントＰ２であってもよく、第３位置はポイントＰ４であってもよい。  
ステップＳ６６：距離センサ２１０を利用して、複数の異なる時点ｔにおいて、自動清掃機２００と壁面４００との間の複数の間隔Ｙ１（ｔ）を求める。  
ステップＳ６７：前記複数の異なる時点ｔにおいて、走行装置２２３の前方又は後方へ走行した複数の走行距離Ｘ１（ｔ）を算出する。この時、図９Ａに示されるように、一実施例において、自動清掃機２００は前方へ走行するとき、ポイントＰ２からポイントＰ３へ走行する。別の実施例において、自動清掃機２００が後方へ走行するとき、ポイントＰ２からポイントＰ１付近のポイントＰ５へ戻る。図９Ｂの実施例において、自動清掃機２００はポイントＰ２からポイントＰ４へ走行する。  
ステップＳ６８：前記第３位置において、前記複数の間隔Ｙ１（ｔ）及び前記複数の走行距離Ｘ１（ｔ）に基づき、自動清掃機２００の走行方向と壁面４００の延伸方向との間の偏差角度Ａ１を求める。  
ステップＳ６９：偏差角度Ａ及び偏差角度Ａ１に基づき、ジャイロスコープ３４３の定数Ｋを校正する。たとえば、一実施例において、下記の演算式によりジャイロスコープ３４３の定数Ｋを校正する。    
2018120572.tif 000004
そのうち、Ｋｎｅｗは、補正後のジャイロスコープの定数を表し、Ｋｏｌｄは補正前のジャイロスコープの定数を表す。Ｇは自動清掃機２００が回転した所定角度を表す。Ａ１は自動清掃機２００の回転後の偏差角度を表し、Ａは自動清掃機２００の回転前の偏差角度を表す。mod(G, 360)は、ＭＯＤ関数を表し、そのうち割られる数はＧであり、除数は３６０である。
【００４２】
図９の実施例において、所定角度Ｇは３６０°であり、従ってｍｏｄ(Ｇ, ３６０)の値は０である。この時の方程式ｅｑ２は、Ｋｎｅｗ ＝ ( １ ＋ (Ａ１−Ａ)／３６０ )＊ Ｋｏｌｄである。この他、所定角度Ｇが３０°または３９０°である時、理想の状態のもとで測量されたＡ１とＡとの間の差はいずれも３０°である。従って、ジャイロスコープ３４３による誤差の角度は、一般式がＡ１−Ａ−ｍｏｄ（Ｇ, ３６０）である。最後に、方程式ｅｑ２によりジャイロスコープの定数Ｋを校正する。前述のジャイロスコープ校正制御方法により、さらに正確なジャイロスコープの定数が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上より、本願一実施例によれば、自動清掃機２００と壁面４００との間の間隔を測量し続けることにより、自動清掃機２００と壁面４００との間の角度を鑑定し、偏差角度Ａにより自動清掃機２００の方位角Ｑを校正し、自動清掃機２００の経路に偏移を生じさせない。一実施例において、ライダ（ＬＩＤＡＲ）ではなく、低コストの測距レーザＩＣを採用することができ、この方法によりコストを削減し且つ清掃効率を向上させ、カバー率を高めることができる。一実施例において、ライダナビゲータ、または画像システム認識ナビゲータと比較してより簡単であり且つコストが削減できる方法を提供する。一実施例において、ジャイロスコープの校正方法を提出する。
【００４４】
本発明を詳細に説明したが、同様の方法により様々な方法を用いて変更することができ、これは明らかである。これらの変形は本発明の本質と範囲を逸脱しているとみなされない。本発明分野において通常の知識を有する者にとってこれらはすべて明らかな修正であり、いずれも本明細書内の特許請求の範囲内である。
【符号の説明】
【００４５】
１   ロボット掃除機    
２０   壁面    
２１−２４   壁面区間    
３０   部屋    
３１−３２   障害物    
１０２   床面    
１０３   壁面    
１０４   壁面    
２００   自動清掃機    
２０１−２０３   経路    
２１０   距離センサ    
２１１   レーザビーム    
２２１   バンパー    
２２２   側面ブラシ    
２２３   走行装置    
２２４   清掃装置    
２２５   清掃装置    
２３１   ホイール    
２３２   ベルト    
３３０   ポンプモジュール    
３３１   吸塵口    
３４０   制御モジュール    
３４１   エンコーダ    
３４２   モータモジュール    
３４３   ジャイロスコープ    
３４４   処理装置    
３４５   記憶装置    
３９０   電源モジュール    
４００   壁面
【図１】
2018120572.tif 000005
【図２Ａ】
2018120572.tif 000006
【図２Ｂ】
2018120572.tif 000007
【図２Ｃ】
2018120572.tif 000008
【図３】
2018120572.tif 000009
【図４】
2018120572.tif 000010
【図５】
2018120572.tif 000011
【図６】
2018120572.tif 000012
【図７】
2018120572.tif 000013
【図８】
2018120572.tif 000014
【図９Ａ】
2018120572.tif 000015
【図９Ｂ】
2018120572.tif 000016
【図１０Ａ】
2018120572.tif 000017
【図１０Ｂ】
2018120572.tif 000018