(57)【要約】【課題】自走式掃除機において、複雑な制御を行うことなく効率よく清掃時間を決定すること。【解決手段】本体１は左右の駆動モータ２、３および左右の走行輪４、５を独立に回転制御させることによって本体１を移動および操舵させる移動制御手段と、床面を清掃する清掃ノズル８とを備え、前記移動制御手段は障害物検知手段７が任意の角度だけ回転しながら所定の回数分だけ障害物を検出した時の移動時間の合計を基に終了までの移動時間を決定する構成とした。これにより、複雑な制御を行うことなく効率よく清掃時間を決定することが可能になる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体を移動させる走行手段および操舵手段と、壁などの障害物を検出する障害物検知手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体の移動を制御する移動制御手段とを本体に具備し、前記移動制御手段は本体の移動中に障害物検知手段が障害物を検出したときに任意の角度だけ本体の移動方向を変える障害物回避制御機能を有するものであり、障害物を所定の回数分だけ回避した時の移動時間の合計を基に終了までの移動時間を決定する自走式掃除機。
【請求項２】
障害物を所定の回数分だけ回避した時の移動時間の合計は、障害物を検知した時の回避回転角度により得られる係数と、障害物を回避した後再び障害物を検知するまでの時間との積算合計とする請求項１に記載の自走式掃除機。
【請求項３】
請求項１に記載の移動制御手段に、清掃領域の境界に沿って移動する際移動制御機能を付加し、前記際移動制御機能を用いて清掃領域の境界を一周した後、請求項１に記載の障害物回避制御機能を用いて本体を移動させるよう移動制御を行なう時に、際移動制御で得られた情報を基に障害物回避制御機能を用いて移動時間を決定する自走式掃除機。
【請求項４】
際移動制御で得られる情報は、時間を基にする請求項３に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
際移動制御で得られる情報は、距離を基にする請求項に３記載の自走式掃除機。
【請求項６】
際移動制御で得られる情報は、清掃面積を基にする請求項３に記載の自走式掃除機。
【請求項７】
終了までの移動時間は、障害物を検知した時の回避回転角度により得られる係数と、障害物を回避した後再び障害物を検知するまでの時間との積算合計とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清掃機能と走行機能とを備え、自動的に清掃を行う自走式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、掃除機に移動手段やセンサ類および移動制御手段を付加して、自動的に清掃領域を移動して清掃を行ういわゆる自立誘導型の自走式掃除機が開発されている。例えば、清掃機能として本体底部に吸込具や塵埃掻き上げ用の回転ブラシなどを備え、自在に移動するために走行機能としての駆動輪と移動方向を転換するための操舵手段と、移動時の障害物を検知する障害物検知手段とを備え、この障害物検知手段によって清掃領域の障害物を迂回しつつ、清掃領域全体を清掃するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の自走式掃除機では使用者が終了までの時間を設定していたために、未清掃領域が残っているにもかかわらず清掃作業が終わったり、反対に未清掃領域がなくなっているにもかかわらず作業が続けられていたりして、効率的に作業されているとは言い難かった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複雑な制御を行うことなく効率よく作業を行う移動作業ロボットを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式掃除機は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、壁などの障害物を検出する障害物検知手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体の移動を制御する移動制御手段とを本体に具備し、前記移動制御手段は本体の移動中に障害物検知手段が障害物を検出したときに任意の角度だけ本体の移動方向を変える障害物回避制御機能とを有するものであり、障害物を所定の回数分だけ回避した時の移動時間の合計を基に終了までの移動時間を決定するようにしたものである。
【０００６】
これによって、簡単な制御で効率よく作業を行う移動作業ロボットが実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、壁などの障害物を検出する障害物検知手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体の移動を制御する移動制御手段とを本体に具備し、前記移動制御手段は本体の移動中に障害物検知手段が障害物を検出したときに任意の角度だけ本体の移動方向を変える障害物回避制御とを有するものであり、障害物を所定の回数分だけ回避した時の移動時間の合計を基に終了までの移動時間を決定させることにより、簡単な構成で効率よく清掃領域を清掃することが出来る。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１記載の移動時間の合計を、障害物を検知した時の回避回転角度により得られる係数と、障害物を回避した後再び障害物を検知するまでの時間との積算合計とすることにより、清掃領域の大きさを反映させることが出来、効率よく清掃することが出来る。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、特に請求項１記載の移動制御手段に際移動制御機能を付加し、際移動制御時に得られた情報を基に移動時間を決定させることにより、清掃領域の大きさを反映させることが出来、効率よく清掃することが出来る。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、特に請求項３記載の際移動制御での情報に、時間を用いることにより、簡単な構成で清掃領域の大きさを計測することが出来る。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、特に請求項３記載の際移動制御での情報に、距離を用いることにより、簡単な構成で清掃領域の大きさを計測することが出来る。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、特に請求項３記載の際移動制御での情報に、清掃面積を用いることにより、より正確な移動時間を算出することが出来る。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、特に請求項１〜６のいずれか１項に記載の終了までの移動時間を、障害物を検知した時の回避回転角度により得られる係数と、障害物を回避した後再び障害物を検知するまでの時間との積算合計とすることにより、清掃領域の大きさを考慮することが出来、効率よく清掃することが出来る。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における自走式掃除機の全体図を、図２は、同ブロック図を示すものである。図１、図２において、１は移動しながら清掃を行う自走式掃除機の本体で、清掃領域を移動する。２、３は左右の駆動モータで、それぞれの出力軸は左右の走行輪４、５を駆動する。この左駆動モータ２と右駆動モータ３を独立に回転制御することにより本体１を移動させるもので、移動方向転換手段を兼ねている。
【００１６】
また、各種入力に応じて左右の駆動モータ２、３を制御し、本体１の移動制御を行い、マイクロコンピュータおよびその他の制御回路からなる移動制御手段６を備えている。７−１、７−２は障害物検知手段で、本体１の前方および側方の障害物までの距離を光センサ等によりそれぞれ検知するようになっている。８は床面を掃除する清掃ノズルで、ファンモータ９で発生させた真空圧によりゴミを吸引する。１０は電池などからなる電源で、本体１内に電力を供給する。
【００１７】
以下、図３を用いて前記移動制御手段６で行われている終了までの移動時間を決定するアルゴリズムの一例を示す。
【００１８】
ステップ１において、総走行距離パラメータをリセットする。
【００１９】
ステップ２において、走行距離パラメータをリセットする。
【００２０】
ステップ３において、本体１を清掃ノズル８とファンモータ９を用いて清掃しながら前進させる。
【００２１】
ステップ４において、走行距離パラメータをカウントアップさせる。
【００２２】
ステップ５において、障害物検知手段７を用いて進行方向に障害物が存在するかどうかを判定する。障害物を検知すればステップ６に進み、障害物を検知しなければステップ３に戻る。
【００２３】
ステップ６において、総走行距離パラメータを総走行距離パラメータと走行距離パラメータとの和に更新する。
【００２４】
ステップ７において、障害物を検知した回数が判定値Ｔ以上かどうかを判定する。回数Ｔ以上検知していればステップ１０へ進み、検知していなければステップ８へ進む。
【００２５】
ステップ８において、走行距離パラメータをリセットする。
【００２６】
ステップ９において、本体１を任意の角度θだけ回転させて障害物を回避し、ステップ３に戻る。
【００２７】
ステップ１０において、関数ｆを計算して移動時間を算出する。
【００２８】
ただし、関数ｆは以下の式で表される総走行距離パラメータを用いた関数である。
【００２９】
（移動時間）＝ｆ（総走行距離）　　　　　　　　　　　　　　（式１）
また別のアルゴリズムの一例を図４、図５を用いて説明する。
【００３０】
図４は回転角度θと走行距離との関係を図示するものである。θ１＜θ２の関係が成立する場合、θ２まで回転すれば再び前進することが出来るが、θ１までしか回転しなかった場合には前進できずに再び障害物を検知してしまう可能性があり、この場合は清掃領域の大きさを反映されたものになっていない。そのため回転角度θに応じた係数を設定し、走行距離パラメータと積算することによってより清掃領域の大きさを反映した数値を得ることが出来る。
【００３１】
この時のアルゴリズムの一例を、図５を用いて説明すると以下のようになる。
【００３２】
ステップ１１において、総走行距離パラメータをリセットする。
【００３３】
ステップ１２において、走行距離パラメータをリセットする。
【００３４】
ステップ１３において、本体１を清掃ノズル８とファンモータ９を用いて清掃しながら前進させる。
【００３５】
ステップ１４において、障害物検知手段７を用いて進行方向に障害物が存在するかどうかを判定する。障害物を検知すればステップ１５に進み、障害物を検知しなければステップ１３に戻る。
【００３６】
ステップ１５において、任意の回転角度θｓを決定する。
【００３７】
ステップ１６において、前記回転角度θｓを基に係数ｓを決定する。
【００３８】
ステップ１７において、本体１をθｓだけ回転させて障害物を回避する。
【００３９】
ステップ１８において、本体１を清掃ノズル８とファンモータ９を用いて清掃しながら前進させる。
【００４０】
ステップ１９において、走行距離パラメータをカウントアップさせる。
【００４１】
ステップ２０において、障害物検知手段７を用いて進行方向に障害物が存在するかどうかを判定する。障害物を検知すればステップ２１に進み、障害物を検知しなければステップ１８に戻る。
【００４２】
ステップ２１において、総走行距離パラメータを以下の式を用いて更新する。
【００４３】
（総走行距離）＝（総走行距離）＋（走行距離）＊ｓ　　　　　（式２）
ステップ２２において、障害物を検知した回数が判定値Ｔ以上かどうかを判定する。回数Ｔ以上検知していればステップ２７へ進み、検知していなければステップ２３へ進む。
【００４４】
ステップ２３において、走行距離パラメータをリセットする。
【００４５】
ステップ２４において、任意の回転角度θｓを決定する。
【００４６】
ステップ２５において、前記回転角度θｓを基に係数ｓを決定する。
【００４７】
ステップ２６において、本体１をθｓだけ回転させて障害物を回避し、ステップ１８に戻る。
【００４８】
ステップ２７において、関数ｆを計算して移動時間を算出する。
【００４９】
ただし、関数ｆは以下の式で表される総走行距離パラメータを用いた関数である。
【００５０】
（移動時間）＝ｆ（総走行距離）　　　　　　　　　　　　　　（式３）
なお判定値Ｔならびに係数ｓは、予め最適な値を実験的に決定するものである。
【００５１】
また、以上の説明では障害物を検出したときの本体の回転角度が任意であるが、所定の角度でも９０度以上で一定の角度でもその都度ランダムに決定される角度でもよい。
【００５２】
また、以上の説明では障害物までの距離を検知するのに赤外線センサを用いているが、超音波センサまたは他の光学的センサ等のどのような形式のセンサを使用しても良い。
【００５３】
（実施例２）
本発明の第２の実施例における自走式掃除機は、移動制御手段６に清掃領域の境界に沿って移動する際移動制御機能を付加する以外は、実施例１で示した図２のブロック図と同様の構成で表されるものである。前記移動制御手段６で行われる走行制御アルゴリズムの一例を図６を用いて説明する。
【００５４】
ステップ３０において、際移動時間パラメータをリセットする。
【００５５】
ステップ３１において、際移動制御を用いて清掃領域の境界に沿って移動する。
【００５６】
ステップ３２において、際移動時間パラメータをカウントアップさせる。
【００５７】
ステップ３３において、清掃領域の境界を一周していればステップ３４に進み、一周していなければステップ３１に戻る。
【００５８】
ステップ３４において、関数ｆを計算して移動時間を算出する。
【００５９】
ただし、関数ｆは以下の式で表される際移動時間パラメータを用いた関数である。
【００６０】
（移動時間）＝ｆ（際移動時間）　　　　　　　　　　　　　　（式４）
なお、以上の説明では移動時間を算出するパラメータに際移動制御時の時間を用いたが、際移動制御時の移動距離でも、距離と回転角度から得られる清掃面積でも良い。
【００６１】
（実施例３）
本発明の第３の実施例における自走式掃除機を図７を用いて説明する。終了までの移動時間は以下に示すようなアルゴリズムを用いて算出する。これは実施例１において図４を用いて説明した原理と同じものである。
【００６２】
ステップ４０において、総走行時間パラメータをリセットする。
【００６３】
ステップ４１において、走行時間パラメータをリセットする。
【００６４】
ステップ４２において、任意の回転角度θｒを決定する。
【００６５】
ステップ４３において、前記回転角度θｒを基に係数ｒを決定する。
【００６６】
ステップ４４において、本体１をθｒだけ回転させて障害物を回避する。
【００６７】
ステップ４５において、本体１を清掃ノズル８とファンモータ９を用いて清掃しながら前進させる。
【００６８】
ステップ４６において、走行時間パラメータをカウントアップする。
【００６９】
ステップ４７において、障害物検知手段７を用いて進行方向に障害物が存在するかどうかを判定する。障害物を検知すればステップ４８に進み、障害物を検知しなければステップ４５に戻る。
【００７０】
ステップ４８について、総走行時間パラメータを以下の式を用いて更新する。
【００７１】
（総走行時間）＝（総走行時間）＋（走行時間）＊ｒ　　　　　（式５）
ステップ４９において、総走行時間パラメータが終了までの移動時間以上であれば終了し、終了までの移動時間未満であればステップ４１に戻る。
【００７２】
なお、係数ｒは、予め最適な値を実験的に決定するものである。
【００７３】
また、以上の説明では障害物を検出したときの本体の回転角度が任意であるが、所定の角度でも９０度以上で一定の角度でもその都度ランダムに決定される角度でもよい。
【００７４】
また、以上の説明では障害物までの距離を検知するのに赤外線センサを用いているが、超音波センサまたは他の光学的センサ等のどのような形式のセンサを使用しても良い。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１、２に記載の発明によれば、簡単な制御で効率よく終了までの時間を決定することが出来る。
【００７６】
また請求項３に記載の発明によれば、簡単な制御で清掃領域の大きさを反映させることが出来、効率よく終了までの時間を決定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における自走式掃除機の構造を示す斜視図
【図２】同、自走式掃除機の構成の一部を示すブロック図
【図３】同、自走式掃除機における移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【図４】同、自走式掃除機回転時における回転角と進行方向との相関図
【図５】同、自走式掃除機における移動制御手段での処理内容を示す他の流れ図
【図６】本発明の実施例２における自走式掃除機の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【図７】本発明の実施例３における自走式掃除機の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【符号の説明】
１　本体
２、３　駆動モータ
４、５　走行輪
６　移動制御手段
７　障害物検知手段
８　清掃ノズル
９　ファンモータ
１０　電源
【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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