(57)【要約】【課題】往復走行工程の終了検知を精度よく行うことができるようにした自律走行装置を提供することを目的とする。【解決手段】部屋情報を記憶する部屋情報記憶手段１と、部屋情報から基準となる往復回数を計算し、基本往復回数として出力する往復回数計算手段２と、基本往復回数から基本走行時間を計算する走行時間計算手段３と、終了時刻入力手段４と、基本走行時間と終了時刻から走行開始時間を決定する走行開始時間決定手段５と、計測走行時間手段６と、基本走行時間と計測走行時間手段６による走行時間を入力として走行工程終了を判断する走行工程終了判断手段７とを備えたものである。これによって、部屋に応じて基本走行時間を決定し、基本走行時間と走行時間を入力として走行工程終了を判断するので、非常に簡単な構成でかつ精度良く往復走行の終了を判断することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する部屋の情報を記憶する部屋情報記憶手段と、前記走行部屋情報記憶手段が記憶する部屋情報から基準となる壁方向への往復回数を計算し、基本往復回数として出力する往復回数計算手段と、往復回数計算手段による基本往復回数から基本走行時間を計算する走行時間計算手段と、終了時刻を入力する終了時刻入力手段と、走行時間計算手段の基本走行時間と終了時刻入力手段の終了時刻から走行開始時間を決定する走行開始時間決定手段と、走行時間を計測する計測走行時間手段と、走行時間計算手段による基本走行時間と計測走行時間手段による走行時間を入力として走行工程終了を判断する走行工程終了判断手段とを備えた自律走行装置。
【請求項２】
往復回数計算手段は、走行部屋の大きさから往復回数を計算する構成とする請求項１に記載の自律走行装置。
【請求項３】
往復回数計算手段は、走行部屋の面積から往復回数を計算する構成とする請求項１または２に記載の自律走行装置。
【請求項４】
往復回数計算手段は、床面状態から往復回数を計算する構成とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項５】
走行工程終了判断手段は、走行距離によっても走行工程終了を判断する構成とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項６】
走行工程終了判断手段は、電池電圧によっても走行工程終了を判断する構成とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の自律走行装置における機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部屋の全体を隈無く走行する自律走行装置とプログラムおよび記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自律走行装置において、往復走行工程の終了を予め設定した往復走行回数で決定することにより、センサが往復走行工程でずれた場合でも往復走行工程を正確に終了するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−４４２６６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、前記従来の構成では、往復走行工程の終了検知ができるものの、検知が往復走行回数のみでは走行する部屋状態いかんによって、その正確性を欠くものであった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、往復走行工程の終了検知を精度よく行うことができるようにした自律走行装置とプログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自律走行装置は、走行する部屋の情報を記憶する部屋情報記憶手段と、前記走行部屋情報記憶手段が記憶する部屋情報から基準となる壁方向への往復回数を計算し、基本往復回数として出力する往復回数計算手段と、往復回数計算手段による基本往復回数から基本走行時間を計算する走行時間計算手段と、終了時刻を入力する終了時刻入力手段と、走行時間計算手段の基本走行時間と終了時刻入力手段の終了時刻から走行開始時間を決定する走行開始時間決定手段と、走行時間を計測する計測走行時間手段と、走行時間計算手段による基本走行時間と計測走行時間手段による走行時間を入力として走行工程終了を判断する走行工程終了判断手段とを備えたものである。
【０００６】
これによって、部屋に応じて基本走行時間を決定し、この基本走行時間と計測走行時間手段による走行時間を入力として走行工程終了を判断するので、非常に簡単な構成でかつ精度良く往復走行の終了を判断することができる。
【０００７】
また、本発明の自律走行装置のプログラムおよび記録媒体は、自律走行装置の機能の少なくとも一部をコンピュータ上で実現できるとともに、プログラムの配布・更新やインストール作業が簡単にできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自律走行装置とプログラムおよび記録媒体は、非常に簡単な構成でかつ精度良く往復走行の終了を判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、走行する部屋の情報を記憶する部屋情報記憶手段と、前記走行部屋情報記憶手段が記憶する部屋情報から基準となる壁方向への往復回数を計算し、基本往復回数として出力する往復回数計算手段と、往復回数計算手段による基本往復回数から基本走行時間を計算する走行時間計算手段と、終了時刻を入力する終了時刻入力手段と、走行時間計算手段の基本走行時間と終了時刻入力手段の終了時刻から走行開始時間を決定する走行開始時間決定手段と、走行時間を計測する計測走行時間手段と、走行時間計算手段による基本走行時間と計測走行時間手段による走行時間を入力として走行工程終了を判断する走行工程終了判断手段とを備えた自律走行装置とするものである。これによって、部屋に応じて基本走行時間を決定し、この基本走行時間と計測走行時間手段による走行時間を入力として走行工程終了を判断するので、非常に簡単な構成でかつ精度良く往復走行の終了を判断することができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、往復回数計算手段は、走行部屋の大きさから往復回数を計算する構成とすることにより、どのような部屋でも無駄なく最適な往復回数となり、全ての床を走行しながら、省時間、省エネを図ることができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、往復回数計算手段は、走行部屋の面積から往復回数を計算する構成とすることにより、走行距離が長くなることによる自律走行装置のセンサずれを考慮した往復走行工程の終了検知を行うことができるため、より安定した往復走行工程の終了検知を行うことができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、往復回数計算手段は、床面状態から往復回数を計算する構成とすることにより、走行状態による自律走行装置の走行ずれを考慮した往復走行工程の終了検知を行うことができるため、より安定した往復走行工程の終了検知を行うことができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、走行工程終了判断手段は、走行距離によっても走行工程終了を判断する構成とすることにより、万が一、往復走行回数による終了検知ができなかった場合でも、走行距離で終了することができるので、どのような場合でも終了検知を行うことができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、走行工程終了判断手段は、電池電圧によっても走行工程終了を判断する構成とすることにより、万が一、往復走行回数による終了検知ができなかった場合でも、電池使用量が少なくなった場合に走行時間を終了することにより、どのような場合でも終了検知を行うことができる。また、電池の電圧を常に監視しているので、電池容量が少なくなり、往復走行工程中に自律走行装置が停止することを防ぐことができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明における自律走行装置における機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラムとすることにより、プログラムであるので、自律走行装置の機能の少なくとも一部をコンピュータ上で実現できる。
【００１６】
第８の発明は、特に、第７の発明におけるプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体とすることにより、プログラムの配布・更新やインストール作業が簡単にできる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１〜図５は、本発明の実施の形態１における自律走行装置を示している。
【００１９】
図１に示すように、部屋情報記憶手段１は、自律走行装置１０が走行する部屋に関する大きさ、面積、床面状態、障害物などの情報を記憶している。往復回数計算手段２は、部屋情報記憶手段１が記憶する部屋情報により自律走行装置１０が往復走行する回数を計算し、基本往復回数として出力する。また、走行時間計算手段３は、往復回数計算手段２による基本往復回数から基本走行時間を計算し、出力する。
【００２０】
終了時刻入力手段４は、自律走行装置１０の終了時刻を使用者によって入力できるようになっている。また、走行開始時間決定手段５は、走行時間計算手段３による基本走行時間と終了時刻入力手段４を入力として、自律走行装置１０の走行開始時間を決定する。この走行開始時間は終了時刻入力手段４による終了時刻から基本走行時間だけ引いた時間であり、制御手段８へ出力する。一例として挙げると、基本走行時間を２時間、終了予定時間が１２時０分であるとすると、走行開始時間は１０時０分となる。
【００２１】
また、計測走行時間手段６は自律走行装置１０の走行時間を計測する。走行工程終了判断手段７は、走行時間計算手段３による基本走行時間と計測走行時間手段６による走行時間とを比較し、走行工程が終了したかどうかを判断し、往復走行工程を終了する往復走行終了信号を制御手段８へ出力する。
【００２２】
制御手段８は、走行開始時間決定手段５による走行開始時間になると走行モータ９を駆動して自律走行装置１０の走行を開始し、走行工程終了判断手段７による往復走行終了信号が入力されると走行モータ９の駆動を停止して自律走行装置１０の走行を中止するように自動制御する。
【００２３】
次に、図２、図３により、自律走行装置１０の動作について説明する。
【００２４】
まず、自律走行装置１０の走行工程について説明する。図２は走行する部屋を示している。ただし、部屋の左下を座標（０、０）として右下を（Ｘ１、０）、左上（０、Ｙ０）、右上（Ｘ１、Ｙ１）とする。
【００２５】
自律走行装置１０は、例えば、床掃除、床拭きなどの目的として、部屋全面を走行する。つまり、例えば、図２の部屋の座標（０、０）から走行し、座標（Ｘ１、Ｙ１）まで往復走行を繰り返しながら、部屋全体を隈無く走行する。
【００２６】
まず、自律走行装置１０は、部屋の壁に沿って反時計周りに周回する周回工程を行う。自律走行装置１０は、部屋の壁を沿うように周回走行することにより、走行する部屋の大きさ、例えば、部屋の隅座標を知ることができる。次に、部屋全体を隈無く往復走行する往復走行工程を、部屋の左下（０、０）から行い、部屋全体走行すると往復走行工程を終了するものである。
【００２７】
図３に示すように、往復走行工程においては、自律走行装置１０は、基準壁に平行でかつ上方向に、壁に到達するまで走行する。壁に到達したら、自律走行装置１０の大きさ分だけ基準壁の垂直方向に走行する。次に、基準壁に平行で、かつ、図３の下方向に壁に到達するまで走行する。そして、壁に到達したら、自律走行装置１０の大きさ分だけ基準壁の垂直方向に走行する。この走行を往復走行工程の１走行として繰り返すことにより、部屋全体を隈無く走行することができる。
【００２８】
往復走行工程の終了を検知する方法としては、例えば、自律走行装置１０が部屋の座標（Ｘ１、Ｙ１）に達したときに部屋全体を終了する方法が考えられる。
【００２９】
部屋の座標を測定するセンサ、例えば、車輪を用いて走行距離を測定する走行センサ、角速度を測定するジャイロセンサを用いて、自律走行装置１０の部屋の座標（Ｘ、Ｙ）を計測する。
【００３０】
しかし、部屋の床の滑りによる走行センサのずれ、衝撃によるジャイロセンサのずれにより、自律走行装置１０の部屋座標（Ｘ、Ｙ）を正確に計測できない場合が多い。つまり、自律走行装置１０が上記で説明した座標（Ｘ１、Ｙ１）に到達したときに終了検知する方法を使用することができず、最悪の場合、自律走行装置１０の電池が無くなるまで走行しづけるということとなる。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、往復走行工程の終了検知方法として、部屋の大きさに応じた往復走行回数を設定し、その往復走行回数から基本走行時間を設定する。自律走行装置が走行した走行時間と基本走行時間を比較して、走行時間が基本走行時間になると、往復走行終了に到達したと判断する方法を使用する。
【００３２】
上記方法によると、往復走行工程の走行状態に関係なく、往復走行工程の終了を予め設定した往復走行回数から基本走行時間を設定するので、走行センサ、ジャイロセンサなどのセンサが往復走行工程でずれた場合でも確実に往復走行工程を終了することができる。また、部屋の大きさに応じた往復走行回数を設定するので、無駄な走行をすることなく往復走行工程を終了することができる。また、走行時間だけで判断するので、非常に簡単な構成でかつ精度良く往復走行の終了を判断することができる。
【００３３】
次に、図４に基づき、往復走行回数の設定方法について説明する。
【００３４】
部屋の形状が図２に示す大きさであるとすると、図２の縦方向（上下）の往復走行工程が終了する基本往復回数Ｎｓｘは、自律走行装置１０の大きさΔＸとして、以下にようにして求めることができる。
【００３５】
Ｎｓｘ＝（Ｘ１−０）／ΔＸ
図２の縦方向（上下）の往復走行回数ｎｘを測定し、往復走行回数ｎｘと基本往復回数Ｎｓｘが同じになると、往復走行工程が終了したとして往復走行工程を終了する。
【００３６】
往復回数計算手段２は、部屋情報記憶手段１が記憶する部屋の情報、上記例では、部屋の隅座標（Ｘ１、０）を用いて、基本往復回数Ｎｓｘを計算する。
【００３７】
次に、基本走行時間の設定方法に関して説明する。
【００３８】
同様に、部屋の形状が図２に示す大きさであるとすると、図２の縦方向（上下）の往復走行工程が終了する基本走行時間Ｔｓｘは、自律走行装置１０の走行速度Ｖとして、以下にようにして求めることができる。
【００３９】
Ｔｓｘ＝（Ｎｓｘ−１）×Ｔｕｎ＋Ｎｓｘ×（Ｙ１−０）／Ｖ
ただし、Ｔｕｎは自律走行装置１０が壁で走行方向を１回ターンする際に必要な時間とする。
【００４０】
基本往復回数Ｎｓｘ回、自律走行装置１０が往復走行している時、ターン数は（Ｎｓｘ−１）になるから、自律走行装置１０が走行を終了するまでのターンにかかる時間は、
（Ｎｓｘ−１）×Ｔｕｎとなる。
【００４１】
また、１回の往復走行にかかる時間は（Ｙ１−０）／Ｖであり、基本往復回数はＮｓｘであるから、部屋内部を走行している時間は、Ｎｓｘ×（Ｙ１−０）／Ｖとなる。よって、基本走行時間Ｔｓｘは上記で求める時間となることがわかる。
【００４２】
走行時間計算手段３は、部屋情報記憶手段１が記憶する部屋の情報、上記例では、部屋の隅座標（Ｘ１、０）、（０、Ｙ１）を用いて、基本走行時間Ｔｓｘを上記式に代入することにより求める。
【００４３】
また、計測走行時間手段６は、タイマーを用いて走行時間ＴＸを測定する。
【００４４】
さらに、走行工程終了判断手段７は、走行時間計算手段３による基本走行時間Ｔｓｘと計測走行時間手段６の走行時間ＴＸを入力として、基本走行時間Ｔｓｘが走行時間ＴＸになると、往復走行工程を終了する。
【００４５】
次に、図５を用いて、自律走行装置１０の走行アルゴリズムについて説明する。
【００４６】
自律走行装置１０は、周回走行工程（ステップ１１）として、部屋の周囲を走行する。この周回走行工程によって部屋の情報、例えば、部屋の隅座標を計算し（ステップ１２）、基本走行時間Ｔｓｘを計算する（ステップ１３）。
【００４７】
往復走行工程として往復走行を走行しながら、計測走行時間手段６により走行時間ＴＸを測定する（ステップ１４、１５）。
【００４８】
走行時間計算手段３の基本走行時間Ｔｓｘが計測走行時間手段６の走行時間ＴＸになると、往復走行工程が終了する（ステップ１６、１７）。
【００４９】
上記したように、本実施の形態は、部屋に応じて基本走行時間を決定し、この基本走行時間と計測走行時間手段による走行時間を入力として走行工程終了を判断するので、非常に簡単な構成でかつ精度良く往復走行の終了を判断することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図６〜図８は、本発明の実施の形態２における自律走行装置を示している。実施の形態１と全体構成は同一であるのでその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００５１】
図６に示すように、往復回数計算手段２は、基本往復回数を計算する基本往復回数計算手段１１と、部屋情報記憶手段１が記憶する部屋の床面積による補正量、床面積補正値を計算する走行面積補正量記憶手段１２と、走行面積補正量記憶手段１２による床面積補正値を入力として基本往復回数を補正する第一の補正手段１３と、部屋情報記憶手段１が記憶する部屋の床状態による補正量、床状態補正値を計算する第二の補正手段１５とを有するものである。これにより、往復回数計算手段２は、基本往復回数の計算の補正を行っているものである。
【００５２】
次に、図７に基づき、本実施の形態の動作について説明する。
【００５３】
図７は、横軸を床面積Ｓ、縦軸を第一の補正値Ｎｆ１として、床面積Ｓと第一の補正値Ｎｆ１の関係を一例にて示している。
【００５４】
床面積Ｓが大きい場合は部屋の床全部を走行するために必要な走行距離も長くなる。よって、センサで自律走行を行う自律走行装置１０の走行ずれも大きくなる。
【００５５】
図７に示すように、床面積Ｓが大きい場合は自律走行装置１０の走行ずれも大きくなるため、基本往復回数Ｎｓｘの補正値Ｎｆ１も大きくすることにより、自律走行装置１０の往復走行工程の終了を確実に行う。
【００５６】
走行面積補正量記憶手段１２は、一例にて、図７に示す走行面積Ｓと第一の補正値の関係式を記憶しており、部屋情報記憶手段１が記憶する部屋の床面積Ｓから第一の補正値Ｎｆ１を求める。
【００５７】
また、第一の補正手段１３は、走行面積補正量記憶手段１２が記憶する第一の補正値Ｎｆ１を以下の式に従って基本往復回数Ｎｓｘを補正する。
【００５８】
Ｎｓｘ  ←  Ｎｓｘ＋Ｎｆ１
このように、本実施の形態では、部屋面積に応じて基本往復回数Ｎｓｘを補正するものである。すなわち、走行距離が長くなることによる自律走行装置１０のセンサずれを考慮した往復走行工程の終了検知を行うことができるため、より安定した往復走行工程の終了検知を行うことができる。
【００５９】
次に、図８は、横軸を床の摩擦計数μ、縦軸を第二の補正値Ｎｆ２として、一例として、床の摩擦計数μと第二の補正値Ｎｆ２の関係を示している。ただし、床の摩擦計数μは、床が滑りやすい場合は小さく、床が滑りにくい場合は大きくなるように設定する。
【００６０】
床の摩擦計数μが小さい場合は、床が滑り安いので自律走行装置１０の車輪も滑りやすくなる。つまり、床の摩擦計数μが小さいほど、自律走行装置１０の車輪の回転による距離と実際の自律走行装置１０の走行距離差は大きくなる。
【００６１】
図８に示すように、床の摩擦係数μが小さい場合は自律走行装置１０の走行ずれも大きくなるため、基本往復回数Ｎｓｘの補正値Ｎｆ２も大きくすることにより、自律走行装置１０の往復走行工程の終了を確実に行う。
【００６２】
走行状態補正量記憶手段１４は、一例にて、図８に示す走行摩擦係数μと第二の補正値の関係式を記憶しており、部屋情報記憶手段１が記憶する部屋の床摩擦係数μから第二の補正値Ｎｆ２を求める。
【００６３】
また、第二の補正手段１５は、走行状態補正量記憶手段１４が記臆する第二の補正値Ｎｆ２を以下の式に従って基本往復回数Ｎｓｘを補正する。
【００６４】
Ｎｓｘ  ←  Ｎｓｘ＋Ｎｆ２
このように、本実施の形態では、部屋の床状態に応じて基本往復回数を補正するものである。すなわち、走行状態による自律走行装置１０の走行ずれを考慮した往復走行工程の終了検知を行うことができるため、より安定した往復走行工程の終了検知を行うことができる。
【００６５】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における自律走行装置を示している。実施の形態１と全体構成は同一であるのでその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００６６】
図に示すように、走行工程終了判断手段７は、自律走行装置１０の往復回数を測定する往復回数計測手段１６と、往復回数が基本往復回数になると第二の往復走行終了信号を出力する往復回数判断手段１７と、自律走行装置１０を駆動する電池の電圧を測定し、電池量が少なくなったと判断できる電圧まで降下すると第三の往復走行終了信号を出力する電池電圧判断手段１８と、走行時間計算手段３からの信号、往復回数判断手段１７からの第二の往復走行終了信号、電池電圧判断手段１８からの第三の往復走行終了信号のいずれか入力されると、走行が終了したとして往復走行停止信号を制御手段８へ出力する終了判断手段１９とを有するものである。
【００６７】
ここでは、電池電圧判断手段１８の動作について説明する。
【００６８】
自律走行装置１０で使用する電池は常にフル充電とは限らない。その場合、往復走行工程中に電池が無くなるということもあり得る。そこで、電池の電圧を監視し、電池の電圧が、電池容量が少なくなったことを示す電圧まで降下したとき、往復走行を終了する。
【００６９】
このように、本実施の形態では、終了判断手段１９へ走行時間計算手段３からの信号、往復回数判断手段１７からの第二の往復走行終了信号、電池電圧判断手段１８からの第三の往復走行終了信号のいずれか入力されると、走行が終了したとして往復走行停止信号を制御手段８へ出力するので、どのような場合でも自律走行装置１０の終了検知を行うことができる。
【００７０】
また、特に、電池の電圧を常に監視しているので、電池容量が少なくなり、往復走行工程中に自律走行装置１０が停止することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかる自律走行装置とプログラムおよび記録媒体は、非常に簡単な構成でかつ精度良く往復走行の終了を判断することができるので、掃除ロボット、カメラ搭載ロボット、芝刈りロボット、産業用ロボットなどの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１における自律走行装置の構成を示すブロック図
【図２】同自律走行装置が走行する部屋の構成を示す平面図
【図３】同自律走行装置の往復走行工程の動作を示す平面図
【図４】同自律走行装置の基本往復回数の計算方法を示す平面図
【図５】同自律走行装置の走行を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における自律走行装置の往復回数計算手段を示すブロック図
【図７】同自律走行装置の床面積と第一の補正値の関係を示す図
【図８】同自律走行装置の床摩擦係数と第二の補正値の関係を示す図
【図９】本発明の実施の形態３における自律走行装置の走行工程終了判断手段を示すブロック図
【符号の説明】
【００７３】
１  部屋情報記憶手段
２  往復回数計算手段
３  走行時間計算手段
４  終了時刻入力手段
５  走行開始時間決定手段
６  計測走行時間手段
７  走行工程終了判断手段
８  制御手段
９  走行モータ
１０  自律走行装置
１１  基本往復回数計算手段
１２  走行面積補正量記憶手段
１３  第一の補正手段
１４  走行状態補正量記憶手段
１５  第二の補正手段
１６  往復回数計測手段
１７  往復回数判断手段
１８  電池電圧判断手段
１９  終了判断手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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