(57)【要約】【課題】作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体の走行可能な作業領域での作業をくまなく行うことができる自走式機器を提供することを目的とする。【解決手段】機器本体１００を移動させる移動手段１０３と、機器本体の走行をコントロールするコントロール手段１０１と、電力を供給する電池１０５と、障害物を検出する障害物検出手段１０２と、機器本体の作業手段１０４と、移動手段により移動した量を算出する移動量算出手段１０６とを備え、コントロール手段１０１は、作業領域を複数に分けた小領域毎に機器本体１００を順次移動させて作業領域全体の作業を行うようその走行をコントロールするものである。これによって、機器本体１００が走行する小領域毎に順番に片付けることで、自走式機器と共同で作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体の走行可能な作業領域での作業を効率的にくまなく行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器本体を移動させる移動手段と、移動手段を操作して機器本体の走行をコントロールするコントロール手段と、機器本体に電力を供給する電池と、機器本体の周辺の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体の作業手段と、移動手段により移動した量を算出する移動量算出手段とを備え、前記コントロール手段は、作業領域を複数に分けた小領域毎に機器本体を順次移動させて作業領域全体の作業を行うよう機器本体の走行をコントロールする自走式機器。
【請求項２】
小領域の形状は、四角形である請求項１に記載の自走式機器。
【請求項３】
小領域と次の小領域の一部を重複させた請求項１または２に記載の自走式機器。
【請求項４】
機器本体は小領域を一定時間ランダムに走行するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項５】
機器本体は小領域に対して、少なくとも小領域をくまなく走行するのに必要な回数、左右に繰り返しジグザグに走行するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項６】
機器本体を左右に繰り返しジグザグに走行した後、ジグザグに走行した方向に対して垂直な方向にさらに左右に繰り返しジグザグに走行するようにした請求項５に記載の自走式機器。
【請求項７】
機器本体をジグザグに走行する回数、および垂直な方向にさらに左右に繰り返しジグザグに走行する回数を、隣接する小領域へスムーズに移動するための特定回数とした請求項６に記載の自走式機器。
【請求項８】
小領域毎に機器本体を順次移動させる方向は、一定の方向とするとともに、一定の方向に進めない場合は、左右どちらか一方向に移動を行い、前記一定の方向に対して反対方向に連続して走行するようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項９】
機器本体を持上げられたことを検出する持上げ検出手段を備え、持上げ検出手段によって持上げられたことを検出した場合は、コントロール手段によって走行を停止させ、走行を再開するときに、走行を最初から開始するようにした請求項１〜８のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の自走式機器における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動的に屋内あるいは屋外を移動して清掃や巡回などの作業を行う自走式機器およびそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自走式機器は、走行空間全体をくまなく走行するために、さまざまな方式が提案されている。例えば、走行空間内をらせん状に徐々に回転半径を大きくしながら走行させること（例えば、特許文献１参照）や、障害物を見つけるまで直進を行い障害物検出後にランダムな角度だけ回転して直進する動作を繰り返す走行（例えば、特許文献２参照）や、境界壁の内側を徐々に中心に近くなるように走行させる（例えば、特許文献３参照）などの走行方式である。
【特許文献１】特許第３３７５８４３号公報
【特許文献２】特表２００４−５２２２３１号公報
【特許文献３】特開２００５−３３９４０８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、前記従来の走行方式は、すべて、作業領域（走行空間）全体を使って走行を行うため、例えば、一般家庭の生活環境のように物がいろいろと出ているような状態が、領域空間内に１箇所でも存在していると、走行が困難となる可能性があった。そのため、ユーザは自走式機器が走行してもかまわない状態を準備するために、自走式機器を走行させる前に、作業領域全体を片付けることや、物が走行の妨げにならないように整理する必要があった。また、片付ける場所が無いような場合は、自走式機器を走行させること自体困難であった。このため、ユーザは自走式機器を使って作業を行うときには、事前に作業領域全体を確認するという非常に煩雑な作業をしなくてはならなかった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ユーザは作業領域全体を一度に片付けることなく、機器本体が走行する小領域毎に順番に片付けることで、自走式機器と共同で作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体の走行可能な作業領域での作業をくまなく行うことができる自走式機器およびそのプログラム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、本発明の自走式機器およびそのプログラムは、機器本体を移動させる移動手段と、移動手段を操作して機器本体の走行をコントロールするコントロール手段と、機器本体に電力を供給する電池と、機器本体の周辺の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体の作業手段と、移動手段により移動した量を算出する移動量算出手段とを備え、前記コントロール手段は、作業領域を複数に分けた小領域毎に機器本体を順次移動させて作業領域全体の作業を行うよう機器本体の走行をコントロールするものである。
【０００６】
これによって、小領域毎に機器本体を順次移動させて作業領域全体の作業を行うため、ユーザは作業領域全体を一度に片付けることなく、機器本体が走行する小領域毎に順番に片付けることで、自走式機器と共同で作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体の走行可能な作業領域での作業を効率的にくまなく行うことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自走式機器およびそのプログラムは、自走式機器と共同で作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体の走行可能な作業領域での作業を効率的にくまなく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、機器本体を移動させる移動手段と、移動手段を操作して機器本体の走行をコントロールするコントロール手段と、機器本体に電力を供給する電池と、機器本体の周辺の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体の作業手段と、移動手段により移動した量を算出する移動量算出手段とを備え、前記コントロール手段は、作業領域を複数に分けた小領域毎に機器本体を順次移動させて作業領域全体の作業を行うよう機器本体の走行をコントロールする自走式機器としたものである。これによって、小領域毎に機器本体を順次移動させて作業領域全体の作業を行うため、ユーザは作業領域全体を一度に片付けることなく、機器本体が走行する小領域毎に順番に片付けることで、自走式機器と共同で作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体の走行可能な作業領域での作業をくまなく行うことができる。
【０００９】
例えば、１分間などの短時間で作業可能な１メートル四方の小領域に機器本体を走行することで、作業手段によって作業を行い、さらに小領域の作業後に、この小領域に隣接している領域を、次の小領域として走行して、連続して小領域毎に走行を繰り返すことで、ユーザは作業領域全体を一度に片付ける必要がなくなる。したがって、小領域毎に片付けながら作業領域の片付けと作業を同時に行い、機器本体の走行可能な作業領域での作業を効率的にくまなく行うことができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、小領域の形状は、四角形であることにより、小領域で連続してくまなく作業しやすくでき、さらにユーザが、おおよその小領域の形状をイメージしやすくすることができるので、次に移動する小領域の場所を予想して先に片付けをしやすくすることができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、小領域と次の小領域の一部を重複させたことにより、移動量算出手段で算出する移動量に多少の誤差が含まれていても、くまなく作業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、機器本体は小領域を一定時間ランダムに走行するようにしたことにより、小領域内に障害物が存在しても、ある程度作業を行い、小領域毎に移動するので、はまり込みやすい場所があったとしても、同じ場所を何度も繰り返し走行することなく作業を行うことができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、機器本体は小領域に対して、少なくとも小領域をくまなく走行するのに必要な回数、左右に繰り返しジグザグに走行するようにしたことにより、例えば、１メートル四方の領域を２０センチメートルの幅で作業する場合には５回以上、左右に繰り返しジグザグに走行することで、小領域毎にくまなく作業を行うことができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第５の発明において、機器本体を左右に繰り返しジグザグに走行した後、ジグザグに走行した方向に対して垂直な方向にさらに左右に繰り返しジグザグに走行するようにしたことにより、さらにくまなく念入りに作業を行うことができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第６の発明において、機器本体をジグザグに走行する回数、および垂直な方向にさらに左右に繰り返しジグザグに走行する回数を、隣接する小領域へスムーズに移動するための特定回数としたことにより、例えば、５回ジグザグを行い、垂直な方向にさらに４回ジグザグを行うことで、進行方向に次ぎの隣接する小領域の位置までスムーズに移動することができる。
【００１６】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、小領域毎に機器本体を順次移動させる方向は、一定の方向とするとともに、一定の方向に進めない場合は、左右どちらか一方向に移動を行い、前記一定の方向に対して反対方向に連続して走行するようにしたことにより、同じ領域を何度も走行せずに、くまなく作業を行うことができる。
【００１７】
第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明において、機器本体を持上げられたことを検出する持上げ検出手段を備え、持上げ検出手段によって持上げられたことを検出した場合は、コントロール手段によって走行を停止させ、走行を再開するときに、走行を最初から開始するようにしたことにより、例えば、ユーザが機器本体を持上げて、作業領域を移動させた場合に自動的に最初から作業を開始することができるので、持上げられたことで機器本体位置の変化と自動的に判断して最初から作業することができる。
【００１８】
第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明における自走式機器の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとしたものである。これにより、汎用的なコンピュータを用いて自走式機器の少なくとも一部を容易に実現することができる。
【００１９】
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。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図５は、本発明の実施の形態１における自走式機器を示している。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態における自走式機器の機器本体１００は、機器本体１００の周辺の障害物を検出する障害物検出手段１０２と、機器本体１００を移動させる移動手段１０３と、清掃などの作業を行う、機器本体１００の作業手段１０４と、作業手段１０４と移動手段１０３を操作して機器本体１００の走行とをコントロールするマイクロ・コンピュータよりなるコントロール手段１０１と、機器本体１００を動作させるために必要な電力を供給する電池１０５と、移動手段１０３により移動した量を算出する移動量算出手段１０６とを備えている。
【００２２】
そして、前記コントロール手段１０１は、作業領域を複数に分けた小領域毎に機器本体１００を順次移動させて作業領域全体の作業を行うよう機器本体１００の走行をコントロールするものである。例えば、コントロール手段１０１によって、移動手段１０３を制御することにより、移動量算出手段１０６の情報から小領域を走行しながら、作業手段１０４によって清掃などの作業を行うことで、小領域毎に繰り返し作業を行うことで、作業領域全体の作業をまんべんなく行うことができるようになっている。
【００２３】
以下、各手段の詳細について説明する。
【００２４】
コントロール手段１０１は、例えば、ＣＰＵ、メモリで構成されている。機器本体１００の動作をコントロールするために、移動手段１０３への制御信号を生成する。例えば、障害物検出手段１０２の情報を使って障害物との接触を回避するように駆動させることや、移動量算出手段１０６で算出した移動量から動作を変化させる。構成としては、他にも、ＣＰＵ、メモリを１つにした１チップマイコンや、ＦＰＧＡ、ＤＳＰなどの他の演算可能なものであってもかまわない。また、ＨＤＤやＤＶＤやフラッシュメモリなどの記録装置と一緒に構成することで、メモリ容量を大量に利用するような複雑な処理をすることも可能にすることができる。さらに、無線ＬＡＮなどの通信装置と一緒に構成することで、機器本体１００と外部機器との通信が可能になり、蓄積しているデータの送信や、新たな制御パターンの受信などさらに、高度な処理を可能にすることができる。
【００２５】
また、マイクロ・コンピュータを使うことで、移動手段１０３のコントロールには、駆動部として利用する装置にあわせて、ＰＷＭなどによる制御やシリアル通信による移動量の設定などのさまざまな形態の制御をさせることが可能である。また、作業手段１０４を制御することで清掃などの作業が必要なタイミングに合わせて作業させることで、電池１０５の消費電力を節約しながら作業を行うことも可能となる。他にもコントロール手段１０１は汎用的に利用することができるので、さまざまな装置のコントロールとして一緒に利用することが可能である。
【００２６】
障害物検出手段１０２は、例えば、光の反射を利用して、障害物との距離を計測することが可能な測距センサや、超音波の反射を利用して、障害物との距離を計測することが可能な超音波センサや、障害物が機器本体１００に接触したときのスイッチ作動、あるいは電圧の変化を検出することで、接触を検出するバンパの役割をする接触センサなどによって構成することが可能である。なお、これらのセンサを機器本体１００に複数個組み込んでおくことで、各センサの特性として検出が困難な状態であっても検出能力の相互補間を行うことができるので、検出精度を上げることが可能になる。他にも、ＣＣＤカメラなどの映像を取り込むセンサや、レーザ、電磁波、磁力などの性質を利用したセンサを障害物の検出を行う機能として利用することが可能である。
【００２７】
移動手段１０３は、例えば、２つのモータと２つの駆動輪を左右に水平に配置するように構成することで、コントロール手段１０１からの制御信号によって、左右のモータの回転数を変化させることにより、駆動輪が動作して、機器本体１００が移動する。駆動部は、モータと駆動輪の組み合わせ以外にも、複数のサーボモータを組み合わせた関節型のアクチュエータを組み合わせた２本足や４本足などの多足移動可能なものや、利用するモータは、リニアモータなど物理的な動作が可能なものであればかまわない。
【００２８】
作業手段１０４は、機器本体１００の近辺の作業をする機能を有するものであり、例えば、掃除機のような吸引口を機器本体１００の底面部に設けることで、機器本体１００が走行することによって、走行した領域のごみや塵を吸引して清掃することができる。他にも、モップのような塵を集める形態や、ほうきのようなブラシでごみをかき集めるような形態や、塵取りのようにごみや塵をすくい上げるような形態など、機器本体１００の近辺を清掃できる構成であればかまわない。また、これらの形態を組み合わせることによって、清掃性能を高めることが可能である。他にも、ごみや塵だけではなく、屋外において雑草を刈り取ることや、散らかった荷物を集めることや、砂をならして走行表面を綺麗にするような作業であってもかまわない。さらに、巡回、監視の作業であってもよい。
【００２９】
電池１０５は、例えば、ニッケル水素２次電池にすることで、機器本体１００への電力の供給が可能である。他にも、機器本体１００への電力が供給可能なものであれば、アルカリ乾電池やオキシライド乾電池などの１次電池や、ニッケルカドミウム２次電池、リチウムイオン２次電池、リチウムポリマー２次電池、燃料電池などでもかまわない。さらに、有線の電線を使って外部のＡＣ電源から電力を供給することや、マイクロウェーブなどの外部から非接触で電力を供給するなど、機器本体１００が動作中に電力を供給できるものであればかまわない。
【００３０】
移動量算出手段１０６は、例えば、駆動輪などに備え付けた回転数をカウントするエンコーダや移動時の加速度を検出する加速度センサや位置情報を受信するＧＰＳ装置などである。例えば、２輪駆動の場合、駆動部の左右輪に備え付けたエンコーダの発生するパルスをそれぞれカウントすることで、左右の駆動輪の移動量から機器本体１００の移動量を算出することができる。さらに、加速度センサやジャイロのような他の装置と組み合わせることで、移動量の算出精度を高めることができる。また、ＧＰＳ装置のように位置情報を直接受信するような方法で移動量を算出してもかまわない。また、他の移動量の算出方法として、駆動部への移動量の命令から移動量を算出して求めることも可能である。例えば、左右２輪の駆動部を持つ機器本体１００の場合は、左右の駆動輪の速度設定と、設定経過時間から移動した距離と回転角度を算出することができる。このように、移動量算出手段１０６は、コントロール手段１０１で代用することができるのでより安価に作成することも可能となる。
【００３１】
次に、図２の小領域毎に繰り返し走行する動作のフローチャート、および図３の小領域毎に繰り返し走行する動作例を用いて説明する。これは、機器本体１００が移動手段１０３をコントロール手段１０１によりコントロールを行い小領域毎に走行して作業手段１０４により作業を行い、繰り返し小領域を走行することで、自走機器１００の作業領域全体を作業する流れを示す。
【００３２】
まず、図２の小領域毎に繰り返し走行する動作のフローチャートにて、小領域毎に繰り返し走行する動作の流れから説明する。ステップＳ２０１から動作が開始する。ステップＳ２０１では、小領域内の走行を行う。コントロール手段１０１によって移動手段１０３および作業手段１０４をコントロールすることにより、走行しながら小領域内を作業する。なお、小領域内の走行のパターンはどのようなものであってもかまわなく、例えば、小領域内をランダムに角度を変化させて走行したり、ジグザグに左右に往復するような走行や、走行軌跡がらせん状の線を描くように回転半径を変化させながら走行するような走行パターンでもかまわない。
【００３３】
ステップ２０２では、機器本体１００の位置が小領域内であるか、移動量算出手段１０６の算出からコントロール手段１０１で判断を行う。なお、本実施の形態ではわかりやすくするため、判断基準を小領域内か小領域外かで判断を行う例を示しているが、機器本体１００が小領域内から出て行く前に小領域の境界域で判断を行うことによって、機器本体１００が小領域から出ることを防ぐようにすることも可能である。機器本体１００の位置が小領域外である場合は、ステップＳ２０３へ動作を移行し、小領域内である場合は、ステップＳ２０４へ動作を移行する。
【００３４】
ステップＳ２０３では、コントロール手段１０１により移動手段１０３をコントロールすることによって機器本体１００を小領域内へ移動させる。なお、移動方法についてはどのようなものであってもかまわなく、例えば、機器本体１００を１８０度反転して直進することで元の小領域の方向へ戻ることや、小領域の中心方向へ回転して直進することで小領域へ移動することができる。小領域への移動後はステップＳ２０１へ動作を戻す。
【００３５】
ステップＳ２０４では、障害物１０２により走行の妨げとなる障害物の検出を行う。走行の妨げとなる障害物が存在している場合には、ステップＳ２０５へ動作を移行し、走行の妨げとなる障害物が存在していない場合は、ステップＳ２０６へ動作を移行する。
【００３６】
ステップＳ２０５では、コントロール手段１０１から制御部１０３をコントロールすることによって障害物の回避処理を行う。障害物の回避動作はどのような動作であってもかまわなく、例えば、接触センサで検出した場合には、一定距離後退してから、回転動作を行うことや、非接触センサで検出した場合は、障害物を避けるように旋回や回転の動作を行う。避けた後さらに、一定時間直進させることで障害物から離れることも可能である。障害物回避後は、ステップＳ２０１へ動作を戻す。
【００３７】
ステップＳ２０６では、小領域内の走行が完了したかどうかを判断する。例えば、直進を１０回以上など所定の走行内容を行うことや、１分間など一定時間以上小領域内を走行し作業することや、１０ｍなど一定距離以上小領域内を走行し作業することを小領域内の走行が完了した判断の基準とすることができる。小領域内の走行が完了した場合はステップＳ２０７へ動作を移行し、小領域内の走行が完了していない場合は、ステップＳ２０１へ動作を戻す。
【００３８】
ステップＳ２０７では、コントロール手段１０１により移動手段１０３をコントロールして現在走行していた小領域と隣接する次の小領域へ移動を行う。隣接する次の小領域への移動はどのようなものであってもかまわなく、例えば、現在の機器本体１００の位置から一番近い隣接する小領域へ直進で移動することや、図３の作業領域Ａを複数に分けた小領域ａ毎に繰り返し走行する動作の例に示すように、隣接する小領域ａへの移動方向は矢印に示すように移動して行くことで移動可能である。また、障害物により移動したい方向に移動できない場合は、障害物の存在しない移動可能な方向（この場合は左方向）へ移動することで、次の小領域へ移動することが可能である。
【００３９】
ステップＳ２０８では、次の小領域への移動が完了したか判断を行う。移動量算出手段１０６で算出している移動量から次の小領域への移動が完了したか判断することが可能である。次の小領域へ移動が完了していない場合は、ステップＳ２０７に移行し動作を繰り返す。小領域へ移動が完了した場合は、ステップＳ２０１へ動作を移行し、移動後の新しい小領域に対して走行を行う。
【００４０】
このように、繰り返し小領域毎に走行しながら作業を行い、順次移動していくことで、ユーザは作業領域全体を一度に片付けることなく、機器本体１００が走行する小領域毎に片付けることで、作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体１００の走行可能な作業領域の作業をくまなく行うことができるようになる。さらに、途中で機器本体１００の動作を止めた場合であっても、停止した場所から機器本体１００の動作を開始することで、ユーザの意図した作業の続きを行うことが可能であり、機器本体１００の作業が早く進んで、片付けが間に合わない場合であっても、一旦停止して片付けができるので、利便性を高めることができる。
【００４１】
また、図４の小領域ａの一部を重複しながら小領域ａ毎に繰り返し走行する例に示すように、例えば、１０ｃｍなど機器本体形状や作業性能に合わせて小領域ａの一部を特定の幅重複する重複領域ｂを設けることで、隅にごみや塵が寄った場合であっても、作業残しの発生を防ぐことができ、また、移動量の算出誤差を吸収することができるため、作業性能を高めることが可能となる。
【００４２】
また、図５の長方形の小領域を繰り返し走行する動作の例に示すように、図５の縦に相当する、作業領域の一方向に対しては、端から端までの長方形の領域を小領域ａとすることで、縦方向の移動量の誤差は走行に影響を受けないようにすることができるため、走行の安定性を高めることができる。また次の小領域ａへの移動方向は常に横方向だけであるので、より安易に走行動作を実現することが可能となる。他にも、横方向に対して横長の長方形にすることや、作業領域の形状よっては他の形状にすることにより同様の効果を得ることも可能である。
【００４３】
なお、本実施の形態では、片付けるような場所が無い作業領域であっても、機器本体１００が作業した後の領域に、ユーザが物を移動させることで、機器本体１００と協調しながら作業を滞りなく進行させることができることはもちろんのこと、小領域毎に作業を行うので、ユーザは次に走行する位置の予想を付けることができる。このため、走行開始位置や障害物の位置を操作することによって、ユーザの意図した位置に機器本体１００を走行させることが可能である。また、機器本体１００は、小領域の範囲で位置や移動量の情報を使って移動するため、地図の位置誤差による影響をあまり受けずに走行させることができる。このため、地図を使った場合でも、誤動作せずに動作させることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における自走式機器について説明する。実施の形態１と自走式機器の構成は同様であるので、その説明を省略し、図６、図７に基づき相違点についてのみ説明する。
【００４５】
本実施の形態における自走式機器は、機器本体１００が小領域内を一定時間ランダムに走行するものである。動作の流れは、図６に示すように、小領域の走行開始としてステップＳ６０１から開始する。図６のフローチャートは、小領域内の走行のみに説明を絞ったフローチャートであり、全体の走行の流れは、実施の形態１で説明した走行の流れに従うものとする。
【００４６】
ステップＳ６０１では、直進走行を行う。ステップＳ６０２では、ステップ２０２と同様に、機器本体１００の位置が小領域内であるか判断を行う。小領域外の場合は、ステップＳ６０３に動作を移行し、小領域内の場合は、ステップＳ６０４に動作を移行する。
【００４７】
ステップＳ６０３では、コントロール手段１０１により移動手段１０３をコントロールすることにより、停止を行い小領域内の方向の範囲内でランダムな量だけ回転動作を行う。例えば、図７（ａ）に示すように、小領域ａの境界が直線で区切られているところであれば、小領域内の方向の範囲（範囲幅１８０度）αからランダム回転後の方向例ｃに示すようにランダムな量だけ回転動作を行う。また、図７（ｂ）に示すように、小領域ａの境界がコーナのように直角に区切られているところであれば、小領域内の方向の範囲（範囲幅９０度）βからランダム回転後の方向例ｄに示すようにランダムな量だけ回転動作を行う。このように小領域ａ内の方向の範囲内で回転することで、常に小領域ａ内に走行し続けるようにすることができる。
【００４８】
ステップ６０４では、ステップＳ２０４と同様に、走行の妨げとなる障害物の検出を行う。走行の妨げとなる障害物が存在している場合には、ステップＳ６０３へ動作を移行しステップＳ６０２からの移行同様に停止して小領域内の方向の範囲内でランダムな量だけ回転動作を行う。障害物が存在していない場合は、ステップＳ６０５へ動作を移行する。
【００４９】
ステップＳ６０５では、一定時間以上小領域を走行したか確認する。一定時間以上小領域を走行した場合は、小領域の走行は終了とし、実施の形態１で説明したように、さらに次の小領域への移動を経て走行を繰り返す。一定時間以上小領域を走行していない場合は、ステップＳ６０１に戻り直進走行を引き続き行う。
【００５０】
このような流れで構成することにより、小領域内に障害物が存在しても、ある程度作業を行い、小領域毎に移動するので、はまり込みやすい場所があったとしても、同じ場所を何度も繰り返し走行することなく作業を行うことができる。なお、本実施の形態では、小領域内の走行は一定時間で終了と判断したが、時間ではなく距離であってもかまわないし、直進の数やスイッチやリモコンなどによるユーザからの指示であっても同様の効果を得ることが可能である。
【００５１】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における自走式機器について説明する。実施の形態１と自走式機器の構成は同様であるので、その説明を省略し、図８〜図１１に基づき相違点についてのみ説明する。
【００５２】
本実施の形態における自走式機器は、機器本体１００が小領域内をジグザグに走行するものである。
【００５３】
まず、図８の小領域内をジグザグに走行する動作のフローチャートを用いて、小領域内をジグザグに走行する動作の流れについて説明する。動作の流れはステップＳ８０１から開始する。ステップＳ８０１では、ステップＳ６０１と同様に、直進走行を行う。ステップＳ８０２では、ステップＳ２０２と同様に、機器本体１００の位置が小領域内であるか判断を行う。小領域外の場合は、ステップＳ８０３に動作を移行し、小領域内の場合は、ステップＳ８０４に動作を移行する。
【００５４】
ステップＳ８０３では、コントロール手段１０１により移動手段１０３をコントロールすることにより、図１０（ａ）のターンポイントｅに示すように、停止して前回の回転方向と反対方向に一定角度回転ｆを行い、走行軌跡ｇのように走行するが、回転完了後に動作をステップＳ８０１へ戻す。ステップＳ８０４では、ステップＳ２０４と同様に、走行の妨げとなる障害物の検出を行う。走行の妨げとなる障害物が存在している場合には、ステップＳ８０３へ動作を移行し、ステップＳ８０２からの移行同様に停止して前回の回転方向と反対方向に一定角度回転を行う。障害物が存在していない場合は、ステップＳ８０５へ動作を移行する。ステップＳ８０５では、一定回数以上直進走行したか確認する。一定回数以上小領域を直進走行した場合は、小領域の走行は終了とし、実施の形態１で説明したように、さらに次の小領域への移動を経て走行を繰り返す。一定回数以上小領域を直進走行していない場合は、ステップＳ８０３、８０１に戻り直進走行を引き続き行う。
【００５５】
このような流れで構成することにより、小領域をくまなく走行するのに必要な回数あるいはそれ以上の回数を、例えば、１メートル四方の領域を２０センチメートルの幅で作業する場合には５回以上となる、左右に繰り返しジグザグに走行することで、小領域毎にくまなく作業を行うことができる。なお、本実施の形態では、小領域内の走行は直進走行の走行数で終了を判断したが、直進ではなく回転の数であったり、回数だけではなく、距離や時間であったりしてもかまわないし、スイッチやリモコンなどによるユーザからの指示であっても同様の効果を得ることが可能である。
【００５６】
次に、図９の小領域内をジグザグに走行しさらに垂直方向にジグザグに走行する動作のフローチャートを用いて、小領域内をジグザグに走行しさらに垂直方向にジグザグに走行する動作の流れについて説明する。動作の流れはステップＳ９０１から開始する。ステップＳ９０１では、ステップＳ８０１と同様に、直進走行を行う。ステップＳ９０２では、ステップＳ８０２と同様に、自走式機器の位置が小領域内であるか判断を行う。小領域外の場合は、ステップＳ９０３に動作を移行し、小領域内の場合は、ステップＳ９０４に動作を移行する。
【００５７】
ステップＳ９０３では、ステップＳ８０３と同様に、停止して前回の回転方向と反対方向に一定角度回転を行う。回転完了後に動作をステップＳ９０１へ戻す。ステップＳ９０４では、前記ステップＳ８０４同様に、走行の妨げとなる障害物の検出を行う。走行の妨げとなる障害物が存在している場合には、ステップＳ９０３へ動作を移行し前記ステップＳ９０２からの移行同様に停止して前回の回転方向と反対方向に一定角度回転を行う。障害物が存在していない場合は、ステップＳ９０５へ動作を移行する。
【００５８】
ステップＳ９０５では、一定回数以上直進走行したか確認する。一定回数以上小領域を直進走行した場合は、ステップＳ９０６へ動作を移行する。一定回数以上小領域を直進走行していない場合は、ステップＳ９０１に戻り直進走行を引き続き行う。ステップＳ９０６では、小領域内の１回目のジグザグ走行であるか判断する。１回目のジグザグ走行の場合は、ステップＳ９０７に動作を移行する。１回目ではなかった場合は、動作は終了となり、実施の形態１で説明したように、さらに次の小領域への移動を経て走行を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ９０７では、図１０（ｂ）のように最初の走行軌跡ｈに対して垂直方向の走行軌跡ｉに示すように回転を行い、ステップＳ９０１へ動作を移行する。垂直な方向へ回転してステップＳ９０１へ戻すことで、図１０（ｂ）の垂直な方向の走行軌跡に示すように、１回目の走行軌跡に対して垂直な方向にジグザグに走行を行うことができる。
【００６０】
このような流れで構成することにより、左右に繰り返しジグザグに走行した後、ジグザグに走行した方向に対して垂直な方向にさらに左右に繰り返しジグザグに走行することができるので、念入りにくまなく作業を行うことができる。
【００６１】
次に、図１１のジグザグの走行回数から隣接する小領域へスムーズに移動する例の図を用いて、ジグザグの走行回数から隣接する小領域へスムーズに移動する流れについて説明する。
【００６２】
図１１の最初の走行軌跡ｈおよび垂直方向の走行軌跡ｉは、図１０のフローチャートで説明した小領域ａ内の機器本体１００の動作軌跡を示している。図１１の例では、最初の走行軌跡ｈである横方向に５回直進走行を行い、垂直方向の走行軌跡ｉである縦方向に４回直進走行を行うことで、次の小領域の走行開始方向ｊに示すように、現在走行中の小領域ａから隣接する次の小領域ａ１への移動量が少なく連続的にスムーズに移動できることを示している。本例では横方向に５回、縦方向に４回の例を挙げたが、小領域ａの大きさや形状、機器本体１００の作業範囲から、横方向と縦方向の走行回数および走行時の角度を決めることで状況に合わせた調整が可能である。
【００６３】
このようにして、ジグザグに走行する回数、および垂直な方向にさらにジグザグに走行する回数をそれぞれ特定の回数にすることで、次ぎの隣接する小領域の位置まで移動することができるので、隣接する小領域へスムーズに移動することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、ステップＳ８０３およびステップＳ９０３にて、一定角度の回転を行うことで、ジグザグに走行する流れについて説明したが、他にも、例えば、直進走行の方向に対して垂直な方向に、作業幅の一定距離移動することにより、繰り返し左右にジグザグに走行しても同様の効果を得ることが可能である。
【００６５】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における自走式機器について説明する。実施の形態１と自走式機器の構成は同様であるので、その説明を省略し、図１２、図１３に基づき相違点についてのみ説明する。
【００６６】
本実施の形態における自走式機器は、小領域の作業後に移動する小領域に隣接する次の小領域の方向は、一定の方向として連続して小領域毎に走行を繰り返し、さらに一定の方向に進めない場合は、左右どちらか一方向に移動を行い、一定の方向に対して反対方向に連続して走行するものである。
【００６７】
図１２に示すように、動作の流れは次の小領域への移動開始としてステップＳ１２０１から開始する。全体の走行の流れは、実施の形態１で説明した流れに従うものとする。ステップＳ１２０１では、次の小領域への進行方向に進行可能な空きがあるか確認する。確認方法としては、障害物検出手段１０２を用いて、小領域を走行中に次の小領域への進行方向に空きがあるかどうかを確認したり、移動手段１０３をコントロールしたりして、次の進行方向へ向けて進むことで、実際に進めるかを確認することができる。
【００６８】
また、次の小領域への進行方向としては、図１３の機器本体１００の動作開始位置ｋより矢印に示すようにＮ方向の小領域へ移動ｌするように、一方向を進行方向と定めておく。例えば、図１３の場合は、機器本体１００の動作開始位置ｋでの方向を進行方向と定めることで、Ｎ方向の小領域へ移動ｌする。ここで、図１３の方向定義として、図１３左上の方向に示すようにＮ／Ｅ／Ｓ／Ｗの４つの方向とする。次の小領域への進行方向に移動可能な空きがある場合は、ステップＳ１２０２へ動作を移行する。次の小領域への進行方向に移動可能な空きが無い場合は、ステップＳ１２０３へ動作を移行する。
【００６９】
ステップＳ１２０２では、進行方向にある次の小領域へ移動を行い小領域の作業へと動作が移り、小領域の作業が終了後には、次の小領域への移動開始であるステップＳ１２０１から動作を繰り返すことになる。ステップＳ１２０４では、次の小領域のシフト方向に空きがあるか確認する。確認の方法としては、ステップ１２０１と同様に、障害物検出手段１０２や移動手段１０３を利用することで確認することが可能である。
【００７０】
ここで、シフト方向とは、進行方向に対して左右どちらかの方向を意味しており、図１３のＷ方向の小領域へ移動ｍで示す矢印の方向や、反対方向であるＥ方向となる。Ｗ方向あるいはＥ方向どちらか一方向をシフト方向とした場合は、常に同方向をシフト方向として保持しておくことで、順次シフト方向へ作業を進めていくことができる。シフト方向は、予め自走式機器の設定で決めておいても、ユーザにより切り替えるようにしてもかまわない。さらに、最初の進行方向への空きが無い状態から、左右どちらかに空きが見つかった方向をシフト方向として自動的に定めることにより、より利便性を高めることも可能である。
【００７１】
次の小領域へのシフト方向に空きがある場合は、ステップＳ１２０４へ動作を移行し、次の小領域へのシフト方向に空きが無い場合は、小領域毎の作業動作を完了とする（図１３の機器本体１００の動作終了位置ｏに相当）。なお、動作を完了とした場合に、さらに進行方向を９０度回転させて、繰り返し走行を行うことでさらにくまなく作業するようにすることも可能である。
【００７２】
ステップＳ１２０４では、シフト方向にある次の小領域へ移動を行う。小領域への移動については、直進して移動しても、壁を沿うように移動してもかまわない。次の小領域への移動後は、ステップＳ１２０５へ動作を移行する。
【００７３】
ステップＳ１２０５では、進行方向を１８０度反転させて、ステップＳ１２０２同様に、小領域の作業へと動作が移る。このように進行方向を切り替えることで、図１３のＳ方向の小領域へ移動ｎに示すように順次小領域間を移動することになる。ここで、シフト方向へ移動した際に、リセット処理を行うことで、機器本体１００の動作開始位置ｋと同じ状態とすることができるので、より安易に同様の動作を実現することも可能である。なお、進行方向および空き無しの小領域ｐに機器本体１００が移動することにより、作業領域Ａでの作業が終了する。
【００７４】
このような流れで構成することにより、同じ領域を何度も走行せずに、くまなく作業を行うことが可能となる。
【００７５】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における自走式機器について説明する。実施の形態１と自走式機器の構成は同様であるので、その説明を省略し、図１４、図１５に基づき相違点についてのみ説明する。
【００７６】
本実施の形態における自走式機器は、図１４に示すように、機器本体１４００が持上げられたことを自動的に検出する持上げ検出手段１４０７を備え、持上げられたことを検出した場合は、コントロール手段１０１によって走行を停止させ、走行を再開するときに走行を最初から開始するようにしたものである。
【００７７】
持上げ検出手段１４０７は、機器本体１４００がユーザによって持上げられたことを検出するものであり、例えば、機器本体１４００の底面にスイッチを備え付けることで持上げられたときに変化するスイッチＯＮ／ＯＦＦ状態を検出することで、持上げの検出が可能となる。他にも、移動手段１０３の駆動輪にかかる圧力を、圧力センサを用いて検出することや、測距センサを用いて、床面との距離の変化を非接触で検出することなど、どのような方式であっても持上げられたことを検出する機能を有していればかまわない。
【００７８】
持上げ時に走行を最初から行う動作の流れについて、図１５の持上げ時に走行を最初から行う動作のフローチャートを用いて説明する。動作はステップＳ１５０１から開始する。
【００７９】
ステップＳ１５０１では、ステップＳ２０１と同様に、小領域内の走行を行う。ステップＳ１５０２では、持上げ検出手段１４０７により持上げられているかを判断する。持上げられている場合は、ステップＳ１５０３へ動作を移行し、持上げられていない場合はステップＳ１５０４へ動作を移行する。
【００８０】
ステップＳ１５０３では、動作を停止させて、走行開始からの状態にリセットする。持上げられた状態が解除された場合は、走行を自動的に再開してもかまわないし、停止状態のままユーザからの開始命令を待つ状態になるように構成してもかまわない。
【００８１】
ステップＳ１５０４では、ステップＳ２０６と同様に、小領域内の走行が完了したかどうかを判断する。小領域内の走行が完了した場合はステップＳ１５０５へ動作を移行し、小領域内の走行が完了していない場合は、ステップＳ１５０１へ動作を戻す。
【００８２】
ここで、本実施の形態では、小領域内の位置の確認や障害物の確認については例として挙げていないが、実施の形態１で説明した内容と同様に、小領域内の位置確認および障害物の確認を行うことも可能である。ステップＳ１５０５では、ステップＳ２０７と同様に、コントロール手段１０１により移動手段１０３をコントロールして現在走行していた小領域と隣接する次の小領域へ移動を行う。
【００８３】
ステップＳ１５０６では、ステップＳ１５０２と同様に、持上げ検出手段１４０７により持上げられているかを判断する。持上げられている場合は、ステップＳ１５０２と同様に、ステップＳ１５０３へ動作を移行し、持上げられていない場合はステップＳ１５０７へ動作を移行する。
【００８４】
ステップＳ１５０７では、ステップＳ２０８と同様に、次の小領域への移動が完了したか判断を行う。次の小領域へ移動が完了していない場合は、ステップＳ１５０５に移行し動作を繰り返す。小領域へ移動が完了した場合は、ステップＳ１５０１へ動作を移行し、移動後の新しい小領域に対して走行を行う。
【００８５】
このような流れで構成することにより、持上げられたことが、機器本体の位置が変化したものと自動的に判断して最初から作業することができるので、例えば、ユーザが機器本体を持上げて、作業領域を移動させた場合に自動的に最初から作業を開始することができるため、より利便性を高めることが可能となる。また、ユーザが意図していない方向を進行方向としてしまうような誤動作を避けることが可能となる。
【００８６】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６における自走式機器のプログラムについて説明する。
【００８７】
本実施の形態では、自走式機器の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとしたものである。すなわち、自走式機器を構成する各手段の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムとしたことにより、汎用的なコンピュータを用いて自走式機器の少なくとも一部を容易に実現することができる。
【００８８】
また、さまざまな自走式機器のプラットフォームに対応させることが容易に可能となる。また、例えば、一部を汎用コンピュータで利用可能なプログラムにすることで、無線ＬＡＮなどの通信機能を用いて、汎用コンピュータと自走式機器を通信させて、コントロール手段１０１の走行の制御などを汎用のコンピュータ側で行うことにより、機器本体のＣＰＵやメモリといった機能の能力を削減することができるので、より安価に本装置を提供することが可能となる。
【００８９】
さらに、汎用コンピュータに接続されているインターネットなどの外部との通信機能を介して、外出先からユーザが自走式機器を操作することを可能にすることも容易に実現が可能となる。また、プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信したりすることで、新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる自走式機器およびそのプログラムは、自走式機器と共同で作業領域の片付けと作業を同時に行いながら、機器本体の走行可能な作業領域での作業を効率的にくまなく行うことができるので、掃除、草刈、片付け、家事あるいは巡回、監視ロボットなど、家庭内や野外の不特定の空間を自動的に移動しながら作業を行う機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１における自走式機器の構成を示すブロック図
【図２】同自走式機器の小領域毎に繰り返し走行する動作のフローチャート
【図３】同自走式機器の小領域毎に繰り返し走行する動作例を示す動作説明図
【図４】同自走式機器の小領域の一部を重複しながら小領域毎に繰り返し走行する動作例を示す動作説明図
【図５】同自走式機器の長方形の小領域を繰り返し走行する動作例を示す動作説明図
【図６】本発明の実施の形態２における自走式機器の小領域内をランダムに走行する動作のフローチャート
【図７】同自走式機器における小領域内の方向の範囲内でランダムに回転する例を示す説明図
【図８】本発明の実施の形態３における自走式機器の小領域内をジグザグ走行する動作のフローチャート
【図９】同自走式機器の小領域内をジグザグ走行しさらに垂直方向にジグザグ走行する動作のフローチャート
【図１０】同自走式機器の小領域内のジグザグ走行および垂直方向のジグザグ走行する動作の例を示す説明図
【図１１】同自走式機器のジグザグ走行回数から隣接する小領域へスムーズに移動する例を示す説明図
【図１２】本発明の実施の形態４における自走式機器の次の小領域へ移動する動作のフローチャート
【図１３】同自走式機器の次の小領域へ移動する動作の例を示す説明図
【図１４】本発明の実施の形態５における自走式機器の構成を示すブロック図
【図１５】同自走式機器の持上げ時に走行を最初から行う動作のフローチャート
【符号の説明】
【００９２】
１００、１４００  機器本体
１０１  コントロール手段
１０２  障害物検出手段
１０３  移動手段
１０４  作業手段
１０５  電池
１０６  移動量算出手段
１４０７  持上げ検出手段
【図１】
2008097088.tif 000003
【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】
2008097088.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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