(57)【要約】【課題】ジャイロセンサのオフセット値を補正することによって回転位置誤差を低減し得るロボット清掃機の回転位置誤差補正方法を提供する。【解決手段】ロボット掃除機の回転速度を検出するセンサのオフセット値を検出する段階(S15)と、検出されたオフセット値を補正する段階(S17)と、補正されたオフセット値に基づいてロボット掃除機の回転位置を補正する段階(S18)とを順次行うことによって、ロボット掃除機の回転位置誤差を補正する。【選択図】  図２
2004212382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット掃除機の回転速度を検出するセンサのオフセット値を検出する段階と、
該検出されたオフセット値を補正する段階と、
該補正されたオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の回転位置を補正する段階と、
を順次行うことを特徴とするロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項２】
前記センサは、ジャイロセンサであることを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項３】
前記オフセット値を検出する段階は、
前記ロボット掃除機が一時停止する度毎に前記センサのオフセット値を検出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項４】
前記オフセット値を補正する段階は、
前記検出されたオフセット値の平均値及び標準偏差を取得するステップと、
該平均値及び標準偏差に基づいてノイズが除去されたオフセット値を平均するステップと、
該平均されたオフセット値を新しいオフセット値として決定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項５】
前記平均値及び標準偏差は、次式
【数１】
2004212382.tif 000009
（但し、ｍG,1は前記センサの出力値の平均値、Ｎは前記センサのサンプリング数、Ｇiは前記センサの出力値、σG,1は前記センサの出力値の標準偏差）により計算されることを特徴とする請求項４に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項６】
前記新しいオフセット値は、次式
【数２】
2004212382.tif 000010
（但し、ｍG,2は前記ノイズが除去されたオフセット値の平均値、Ｇiは前記センサの出力値、Ｖiは、｜Ｇi−ｍG,1｜＜ｋ1・σG,1の場合は“１”、
｜Ｇi−ｍG,1｜≧ｋ1・σG,1の場合は“０”)により計算されることを特徴とする請求項４に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項７】
前記ロボット掃除機の回転位置を補正する段階は、
前記新しいオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の角速度を計算するステップと、
該計算された角速度の累積和を取ることにより前記ロボット掃除機の回転量を計算するステップと、
該計算された回転量を以前の回転量から減算し、該減算された回転量を補正するステップと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項８】
前記ロボット掃除機の回転位置を補正する段階は、
前記ジャイロセンサの前記補正されたオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の角速度を計算するステップと、
該計算された角速度の累積和を取ることにより前記ロボット掃除機の回転量を計算するステップと、
該計算された回転量を以前の回転量から減算し、該減算された回転量を補正するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項９】
前記オフセット値を補正する段階は、
前記ロボット掃除機が一時停止した時に前記ジャイロセンサにより検出されたオフセット値の平均値及び標準偏差を取得するステップと、
該平均値及び標準偏差に基づいてノイズが除去されたオフセット値を平均し、該平均されたオフセット値を新しいオフセット値として決定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１０】
前記ロボット掃除機の回転位置を補正する段階は、
前記補正されたオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の角速度を計算するステップと、
該計算された角速度の累積和を取ることにより前記ロボット掃除機の回転量を計算するステップと、
該計算された回転量を以前の回転量から減算し、該減算された回転量を補正するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１から７の何れか一つに記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１１】
ロボット掃除機のモードがオフセット補正モードの場合、前記ロボット掃除機を所定時間停止させた後にジャイロセンサのオフセット値を検出する段階と、
該検出されたオフセット値の平均値及び標準偏差を取得する段階と、
該平均値及び標準偏差に基づいてノイズが除去されたオフセット値を平均し、該平均されたオフセット値を新しいジャイロオフセット値として決定する段階と、
該新しいジャイロオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の回転位置誤差を補正する段階と、
を順次行うことを特徴とするロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１２】
前記オフセット補正モードは、前記ロボット掃除機が清掃作業を開始する時点で実施されることを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１３】
前記オフセット補正モードは、清掃領域に対する地図情報を作成し、該地図情報に基づいて一定のパターンで清掃を行う段階の開始時点で実施されることを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１４】
前記オフセット補正モードは、前記ロボット掃除機が充電器へ移動する段階の開示時点で実施されることを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１５】
前記オフセット補正モードは、予め設定された時間毎に実施されることを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１６】
前記オフセット補正モードは、前記ロボット掃除機が一時停止した時に、前記ジャイロセンサのオフセットの標本平均値と現在の前記ジャイロオフセット値との差が予め設定された値よりも大きい場合に実施されることを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１７】
前記ジャイロセンサのオフセットの標本平均値は、次式
【数３】
2004212382.tif 000011
（但し、Ｓは前記ロボット掃除機が一時停止した時に収集し得た前記ジャイロセンサの出力値のサンプル数、Ｇiは前記ロボット掃除機が一時停止した時の前記ジャイロセンサの出力値、Ｇoffset,sampleは前記ロボット掃除機が一時停止した時の前記ジャイロセンサの出力値の平均値）により計算されることを特徴とする請求項１６に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１８】
前記オフセット値の平均値及び標準偏差は、次式
【数４】
2004212382.tif 000012
（但し、ｍG,1は前記ジャイロセンサの出力値の平均値、Ｎは前記ジャイロセンサのサンプリング数、Ｇiは前記ジャイロセンサの出力値、σG,1は前記ジャイロセンサの出力値の標準偏差）により計算されることを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項１９】
前記新しいジャイロオフセット値は、次式
【数５】
2004212382.tif 000013
（但し、ｍG,2は前記ノイズが除去されたオフセット値の平均値、Ｇiは前記ジャイロセンサの出力値、Ｖiは、｜Ｇi−ｍG,1｜＜ｋ1・σG,1の場合は“１”、
｜Ｇi−ｍG,1｜≧ｋ1・σG,1の場合は“０”)により計算されることを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項２０】
前記ロボット掃除機の回転位置誤差を補正する段階は、
前記新しいジャイロオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の角速度を計算するステップと、
該計算された角速度の累積和を取ることにより前記ロボット掃除機の回転量を計算するステップと、
該計算された回転量を以前の回転量から減算し、該減算された回転量を補正するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【請求項２１】
前記補正された回転量は、次式
【数６】
2004212382.tif 000014
（但し、Ψn+1は前記ロボット掃除機の補正された回転量、Ψn+1,previousは回転量が補正される前の前記ロボット掃除機の回転量、Ψcompensationは前記ロボット掃除機の回転補正量）により計算されることを特徴とする請求項２０に記載のロボット掃除機の回転位置誤差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボット掃除機に係るもので、詳しくは、ロボット掃除機の回転位置誤差を最小化するために、ロボット掃除機の回転位置誤差を補正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロボット掃除機は、部屋(例えば、居間、奥の部屋など)の壁面に沿って清掃動作を行いながら清掃領域を検出して元の位置に戻る段階と、検出された清掃領域の清掃経路に沿って清掃動作を行う段階と、清掃動作の終了時に充電器へ移動してロボット掃除機のバッテリーを自動充電する段階とを順次行うように動作する。
【０００３】
従って、清掃作業の各段階毎にロボット掃除機の位置(例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び回転方向)を正確に計算することは、清掃性能を決定する上での重要な要因となる。特に、一定のパターンで清掃動作を行う段階において、ロボット掃除機の回転位置誤差の大きさは、清掃性能に決定的な影響を与える。
【０００４】
ロボット掃除機の位置を判断する方法には多様な方法があるが、例えば、以下の通りである。
（１）ロボット掃除機の絶対位置を計算する方法として、ＧＰＳ(Global  Positioning  System)を利用する方法がある。
（２）ロボット掃除機に取付けられたエンコーダから回転速度及び直進速度を取得し、得られた回転速度及び直進速度を積分してロボット掃除機の相対位置を決定する方法がある。
（３）ジャイロセンサの角速度を積分してロボット掃除機の回転位置を求める方法があり、例えば、ジャイロセンサは、ロボット掃除機が回転しないとき２．５Ｖを出力し、ロボット掃除機が時計回りに９０°/secの角速度で回転するとき５．０Ｖを出力し、ロボット掃除機が反時計回りに９０°/secの角速度で回転するとき０Ｖを出力する。ジャイロセンサのセンサ値が１．２５Ｖである場合、ロボット掃除機は反時計回りに４５°/secの角速度で回転していることが分かる。
【０００５】
この他にも、従来のロボット掃除機に係る技術は、特許文献１に記載されており、ロボット掃除機のジャイロセンサは、特許文献２に記載されている。
【特許文献１】米国特許第５４４０２１６号明細書
【特許文献２】米国特許第５６４６４９４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然るに、このようなロボット掃除機の位置を判断する従来の方法において、上記（１）に記載のＧＰＳを使用してロボット掃除機の位置を求める方法の場合、絶対位置が得られるという利点はあるが、建物の内部のような限定された空間ではＧＰＳの精度が低くなるため、実質的に建物内では使用できないという不都合な点があった。
【０００７】
また、上記（２）に記載のエンコーダを使用する方法の場合は、ロボット掃除機を実現するためのコストは低いが、底面の状態、ロボット掃除機の組立誤差、及び滑りなどにより回転位置誤差が発生し、その回転位置誤差を計算することも困難であるという不都合な点があった。
【０００８】
また、上記（３）に記載のジャイロセンサを利用してロボット掃除機の回転位置を計算する方法の場合は、ジャイロセンサのオフセット値が経時変化し、変化したオフセット値を補正しなければロボット掃除機の回転位置誤差が累積されるという不都合な点があった。即ち、回転速度(角速度)を測定するジャイロセンサは、底面の状態、外部の衝撃、又は物体との衝突に関するエンコーダの誤差が発生しないという利点はあるが、ジャイロセンサのオフセット値により回転位置誤差が累積されるため、ロボット掃除機の清掃性能が低下するという不都合な点があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、ロボット掃除機のジャイロセンサのオフセット値を補正することによって、ロボット掃除機の回転位置誤差を低減し得るロボット掃除機の回転位置誤差補正方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、ロボット掃除機が一時停止する度毎にロボット掃除機のジャイロセンサのオフセット値を補正することによって、ロボット掃除機の回転位置誤差を最小化し得るロボット掃除機の回転位置誤差補正方法を提供することにある。
【００１１】
更に、本発明の他の目的は、ロボット掃除機の清掃作業における各段階の開始時にロボット掃除機が一時停止した後、ロボット掃除機のジャイロセンサのオフセット値を補正することによって、ロボット掃除機の回転位置誤差を最小化し得るロボット掃除機の回転位置誤差の補正方法を提供することにある。
【００１２】
更に、本発明の他の目的は、予め設定された時間が経過した状態で、ロボット掃除機が方向転換するためにその場で一時停止した時に、ジャイロセンサのオフセット値を補正することによって、前記ロボット掃除機の回転位置誤差を最小化し得るロボット掃除機の回転位置誤差補正方法を提供することにある。
【００１３】
更に、本発明の他の目的は、ロボット掃除機が一時停止した時にジャイロセンサのオフセットの標本平均値を求め、その標本平均値とジャイロセンサの実際のオフセット値との差が大きい場合、ロボット掃除機の一時停止を持続し、ロボット掃除機のジャイロセンサのオフセット値を補正することによって、ロボット掃除機の回転位置誤差を最小化し得るロボット掃除機の回転位置誤差補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するため、本発明に係るロボット掃除機の回転位置誤差補正方法は、ロボット掃除機の回転速度を検出するセンサのオフセット値を検出する段階と、該検出されたオフセット値を補正する段階と、該補正されたオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の回転位置を補正する段階とを順次行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るロボット掃除機の回転位置誤差補正方法は、ロボット掃除機のモードがオフセット補正モードの場合、前記ロボット掃除機を所定時間停止させた後にジャイロセンサのオフセット値を検出する段階と、該検出されたオフセット値の平均値及び標準偏差を取得する段階と、該平均値及び標準偏差に基づいてノイズが除去されたオフセット値を平均し、該平均されたオフセット値を新しいジャイロオフセット値として決定する段階と、該新しいジャイロオフセット値に基づいて前記ロボット掃除機の回転位置誤差を補正する段階とを順次行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係るロボット掃除機の回転位置誤差補正方法においては、ロボット掃除機の回転速度を検出するジャイロセンサのオフセット値をロボット掃除機が一時停止する度毎に検出し、検出されたジャイロセンサのオフセット値を補正することで、ロボット掃除機の回転位置誤差を低減することができる。
【００１７】
また、所定時間経過した後にロボット掃除機が一時停止した際のジャイロセンサのオフセット値がはっきりと変化していた時又は清掃作業における段階が変わった時に、ロボット掃除機のジャイロセンサのオフセット値を検出することで、そのオフセット値を正確に検出することができる。それによって、ジャイロセンサのオフセットの変化による回転位置誤差を最小化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態におけるロボット掃除機の回転位置誤差の補正方法を、図面に基づいて詳細に説明する。この方法は、ロボット掃除機の回転速度を検出するセンサのオフセット値を補正してロボット掃除機の回転位置誤差を最小化することによって、ロボット掃除機の回転位置誤差を低減するものである。図１は、ロボット掃除機の一般的な構成を示したブロック図である。以下、本発明に係るロボット掃除機に関連する構成のみを説明し、本発明と直接的に関連のない構成の説明は省略する。
【００１９】
まず、ロボット掃除機の位置(Ｘn、Ｙn、及びΨn)は、下記の式（1）によりサンプリング時間毎に更新される。
【００２０】
【数１】
2004212382.tif 000003
【００２１】
但し、Ｘn、Ｙn、及びΨnはロボット掃除機の位置、Ｖnはロボット掃除機の前進方向の速度、ωnはロボット掃除機の角速度、Δｔはサンプリング時間である。ロボット掃除機の前進方向の速度Ｖnは、従来技術と同様に加速度計やエンコーダを使用して得られる。Ψn+1はロボット掃除機の現在の回転量、Ψnはロボット掃除機の直前の回転量、ωn・Δｔは現在の回転速度による回転量である。
【００２２】
図２は、本発明の好ましい実施形態において、ロボット掃除機のジャイロオフセット値を補正するために適用される座標系を示した図であり、ロボット掃除機が初期化された時のロボット掃除機の中心を座標軸の原点とするものである。この時、ロボット掃除機の前進方向をＸ軸、Ｘ軸に対して反時計回りに９０°回転した垂直方向をＹ軸と仮定する。ｎ番目のサンプリング時のロボット掃除機の位置は、Ｘn、Ｙn、及びΨnと表される。ここで、Ψnは、Ｘ軸とロボット掃除機の前進方向との角を示す。
【００２３】
ロボット掃除機の角速度ωnは、ジャイロセンサの出力値に基づいて計算される。即ち、ロボット掃除機の角速度ωnは下記の式（２）により計算され、計算された角速度の累積和を取ることによって、ロボット掃除機の回転位置が計算される。
【００２４】
【数２】
2004212382.tif 000004
【００２５】
但し、Ｇnはジャイロセンサの実際の出力値、Ｇoffsetはロボット掃除機の角速度が“０”である時のジャイロセンサの出力値、即ちジャイロオフセット値（ｍＶ単位）であり、Ｃはジャイロセンサの出力値を角速度に変換する係数（°/sec/ｍＶ単位）である。
【００２６】
しかし、ジャイロセンサのオフセット値は時間及び環境によって変化するため、ロボット掃除機の回転位置を正確に計算するためには、変化したジャイロセンサのオフセット値を補正しなければならない。即ち、本発明において、多様な実験及び試行錯誤を通して、ジャイロセンサを利用してロボット掃除機の回転位置を計算する場合、ジャイロセンサのオフセット値が経時変化し、変化したオフセット値を補正しなければロボット掃除機の回転位置誤差が累積されるという重要な事実が明らかになった。例えば、ジャイロオフセット値の変化により０．１°/secの速度誤差が発生した状態が１０分間続くと、総計６０°＝（０．１×６０×１０）の回転位置誤差が発生する。従って、地図情報に基づいて清掃作業を行う自走式ロボット掃除機は、この６０°の回転位置誤差のため、清掃作業を行うことができなくなる。
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態におけるロボット掃除機の回転位置誤差の補正方法を、図３及び図４（ａ）〜図４（ｄ）に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図３は、本発明の好ましい実施形態におけるロボット掃除機の回転位置誤差の補正方法を示したフローチャートである。まず、ロボット掃除機は、そのモードがジャイロセンサのオフセット値を補正するためのオフセット補正モードに変更された場合、ロボット掃除機の回転位置誤差を補正するための動作を行う。この際、ロボット掃除機の回転位置誤差を補正するためのオフセット補正モードは、ロボット掃除機が一時停止している時に実施されることが好ましい（Ｓ１１）。
【００２９】
一方、ロボット掃除機は、そのモードがジャイロセンサのオフセット値を補正するためのオフセット補正モードに変更されていない場合、清掃動作又は充電動作を行う（Ｓ１２）。
【００３０】
次いで、ロボット掃除機の清掃作業が終了したか否かを判別し、清掃作業が終了していない場合は、オフセット補正モードであるか否かを判別するステップＳ１１に戻る（Ｓ１３）。
【００３１】
オフセット補正モードは、ロボット掃除機が一時停止した時に実施されるか、又は必要に応じて多様な状況で実施される。即ち、ロボット掃除機が停止状態を維持している場合にのみ、清掃動作又は充電動作を妨げることなくジャイロオフセット値を補正することができる。従って、本発明では、以下の三つの場合においてロボット掃除機が一時停止した後に、オフセット補正モードを実施することが好ましい。
【００３２】
第一の好ましい場合は、ロボット掃除機の清掃作業における各段階の動作の開始時において、ロボット掃除機が一時停止した後にオフセット補正モードを実施する場合である。例えば、オフセット補正モードは、壁(例えば、居間の壁)に沿って清掃動作を行う段階の開始時点、清掃領域に対して作成された地図情報に基づいて一定のパターンで清掃動作を行う段階の開始時点、又は清掃動作の終了後に充電器へ移動してロボット掃除機のバッテリーを充電する段階の開始時点において、ロボット掃除機が一時停止した後に実施される。
【００３３】
第二の好ましい場合は、予め設定された時間(例えば、１０分)毎にオフセット補正モードを実施する場合である。例えば、オフセット補正モードは、各段階毎の清掃作業が実行されている間に、予め設定された時間(例えば、１０分)が経過しかつロボット掃除機が一時停止した後に実施される。即ち、ロボット掃除機が、予め設定された時間の経過後に現在の位置から方向転換するために一時停止した時に、ジャイロセンサのオフセット値を補正することで、ロボット掃除機の回転位置誤差を最小化することができる。
【００３４】
第三の好ましい場合は、清掃作業中に方向転換などの理由でロボット掃除機が一時停止した時に、オフセット補正モードを実施する場合である。例えば、ロボット掃除機は、方向転換するためにその場で回転し、その回転の開始時点及び終了時点の短い瞬間は回転停止状態にある。この時、ジャイロセンサの回転速度は“０”であり、その出力値はジャイロセンサの実際のオフセット値になる。ここで、ジャイロセンサのオフセットの標本平均値を求め、得られた標本平均値と、角速度の計算に使用されているジャイロセンサのオフセット値との差が大きい場合、所定時間だけロボット掃除機を停止させ、オフセット補正モードを実施することが好ましい。このとき、ジャイロセンサのオフセットの標本平均値は下記の式（３）により求められる。
【００３５】
【数３】
2004212382.tif 000005
【００３６】
但し、Ｓはロボット掃除機が一時停止した時に収集し得たジャイロセンサの出力値のサンプル数、Ｇiはロボット掃除機が一時停止した時のジャイロセンサの出力値、Ｇoffset,sampleはロボット掃除機が一時停止した時のジャイロセンサの出力値の平均値である。
【００３７】
従って、式（３）により計算されたジャイロセンサ値の平均値Ｇoffset,sampleと、現在の角速度の計算に使用されているジャイロセンサのオフセット値Ｇoffsetとの差が大きい場合、ジャイロセンサの実際のオフセット値が変化したことが分かる。ジャイロセンサのオフセット値が変化した場合、次に説明するように、ロボット掃除機は一時停止状態を維持してオフセット補正を実行する。
【００３８】
次いで、ロボット掃除機のモードがオフセット補正モードに変更されている場合、ロボット掃除機の停止状態を維持し（Ｓ１４）、ジャイロセンサのオフセット値を検出する。即ち、ロボット掃除機が一時停止している状態で、予め設定された個数のジャイロセンサの出力値を収集する（Ｓ１５）。ここで、ロボット掃除機が停止している場合(即ち、回転速度が“０”である場合)、ジャイロセンサの出力値はジャイロセンサのオフセット値になる。但し、測定には常にノイズ成分が含まれ、更にオフセット値は経時変化するため、ジャイロセンサの正確なオフセット値を求めるためには、平均値及び標準偏差を使用することが好ましい。
【００３９】
ジャイロセンサのオフセット値を検出した後、検出されたジャイロセンサのオフセット値の平均値及び標準偏差を計算する。このとき、平均値及び標準偏差は下記の式（４）により計算される。即ち、式（４）は、ロボット掃除機が一時停止状態である時に、ジャイロセンサの出力値の平均値及び標準偏差を求める式である。
【００４０】
【数４】
2004212382.tif 000006
【００４１】
但し、ｍG,1はジャイロセンサの出力値の平均値、Ｎはジャイロセンサのサンプリング数、Ｇiはジャイロセンサの出力値、σG,1はジャイロセンサの出力値の標準偏差である（Ｓ１６）。
【００４２】
次いで、この平均値及び標準偏差に基づいてノイズが除去されたジャイロセンサのオフセット値を平均し、この平均されたオフセット値を新しいジャイロオフセット値Ｇoffset,newとして決定する。このとき、新しいジャイロオフセット値
Ｇoffset,newは下記の式（５）により計算される。即ち、式（５）は、確率分布によりノイズが除去されたジャイロセンサ値の平均値を求める式であり、得られた平均値が新しいジャイロオフセット値になる（Ｓ１７）。
【００４３】
【数５】
2004212382.tif 000007
【００４４】
但し、ｍG,2はノイズが除去されたジャイロセンサのオフセット値の平均値、Ｇiはジャイロセンサのオフセット値であり、回転速度が“０”の場合、ジャイロセンサの出力値がジャイロセンサのオフセット値である。ここで、Ｖiは、ジャイロセンサのオフセット値を確率分布によりノイズとする場合は“０”、そうでない場合は“１”とする。即ち、
｜Ｇi−ｍG,1｜＜ｋ1・σG,1
の場合、Ｖiは“１”、逆に
｜Ｇi−ｍG,1｜≧ｋ1・σG,1
の場合、Ｖiは“０”である。このとき、角速度ωnは、新しいジャイロオフセット値であるＧoffset,newに基づいて計算される。即ち、角速度ωnは、
ωn＝Ｃ（Ｇn−Ｇoffset,new）
により計算される。
【００４５】
次いで、式
Ψn+1＝Ψn＋ωn・Δｔ
によって、新しいジャイロオフセット値に基づいて計算された角速度ωnの累積和を取ることによりロボット掃除機の回転量を計算する。次に、この計算された回転量を以前に計算された回転量から減算し、減算された回転量を補正することで、ロボット掃除機の回転位置誤差を低減する。即ち、新しいジャイロオフセット値が決定される度毎に、ジャイロオフセットの変化による回転量を補正することによって、ロボット掃除機の回転位置誤差を低減する（Ｓ１８）。
【００４６】
以下、新しいジャイロオフセット値に基づいてロボット掃除機の回転量を計算し、計算された回転量を補正する方法について、図４（ａ）〜図４(ｄ)に基づいて詳細に説明する。なお、図４（ａ）〜図４（ｄ）、及び式（６）を含む以下の説明において、Ｇoffset、Ｇoffset,old、Ｇoffset,new等のジャイロセンサのオフセット値（ｍＶ単位）は、必要に応じて相当する角速度値（°/sec単位）に変換されているものとする。
【００４７】
図４(ａ)〜図４(ｄ)は、本発明の好ましい実施形態において、新しいジャイロオフセット値に基づいて回転量を補正する方法を示したグラフである。図４（ａ）に示すように、ロボット掃除機が停止状態になる時、ロボット掃除機が移動している間のｔoldからｔnewまでの時間中にジャイロセンサのオフセット値は変化しており、図４（ａ）の斜線部分Ａ0の面積は、ロボット掃除機の実際の回転量を示している。しかし、ロボット掃除機がｔoldからｔnewまでの時間中移動している間にジャイロオフセット値が変化しても、その変化量を知ることはできず、従って、ジャイロセンサを利用して図４(ａ)の斜線部分Ａ0の面積を正確に求めることはできない。
【００４８】
このようなオフセット値の変化により、図４（ｂ）に示すように、回転位置誤差が発生し、その誤差によりロボット掃除機は清掃作業を行うことができなくなる。ここで、図４（ｂ）の斜線部分Ａ1の面積は、ジャイロオフセット値が一定であると仮定して角速度を計算し、その角速度の累積和を取って得られたロボット掃除機の回転量を示している。このとき、回転位置誤差は、図４（ｂ）の斜線部分Ａ1の面積から図４（ａ）の斜線部分Ａ0の面積を除いた面積であり、ジャイロオフセットによる回転位置誤差（Err1＝Ａ1−Ａ0）は、時間の経過と共に徐々に増加するものである。
【００４９】
図４（ｃ）に示すように、新しいジャイロオフセット値Ｇoffset,newが決定される前の時間ｔnew−ｔoldの間は、ジャイロセンサの以前のオフセット値Ｇoffsetに基づいて回転量を計算しているが、その計算には、時間ｔnew−ｔoldの間に変化したジャイロセンサのオフセット値が反映されていない。そこで、変化したジャイロセンサのオフセット値を反映させるため、新しいジャイロオフセット値に基づいてロボット掃除機の回転位置誤差を補正すると、ジャイロオフセットによる回転位置誤差は、Err2＝Ａ2−Ａ0であり、図４（ｂ）の回転位置誤差よりもその大きさが小さくなる。
【００５０】
更に、図４（ｄ）に示すように、ジャイロオフセットが以前のジャイロオフセットＧoffsetから新しいジャイロオフセットに線形に変化する場合における、時間ｔnew−ｔoldの間のジャイロオフセットによる回転量を計算し、計算された回転量を以前に計算されたジャイロオフセットによる回転量から減算し、減算された回転量を補正することで、ロボット掃除機の回転位置誤差を低減する。このとき、補正された回転量は下記の式（６）により求められる。
【００５１】
【数６】
2004212382.tif 000008
【００５２】
但し、Ψn+1はロボット掃除機の補正された回転量、Ψn+1,previousは回転量が補正される前のロボット掃除機の回転量、Ψcompensationはロボット掃除機の回転補正量である。Ψcompensationは、図４（ｄ）のＡ4に相当し、この場合、ジャイロオフセットによる回転位置誤差はErr3＝Ａ3−Ａ0＝（Ａ2−Ａ4）−Ａ0である。即ち、図４（ａ）〜図４（ｄ）から、ロボット掃除機の回転位置誤差を順に表示すると、Err1＞Err2＞Err3となることが分かる。
【００５３】
一方、本発明は、ロボット掃除機の回転速度(角速度)を検出する多様なセンサのオフセット値を補正することで、ロボット掃除機の回転位置誤差を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ロボット掃除機の一般的な構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態において、ロボット掃除機のジャイロオフセット値を補正するために適用される座標系を示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態において、ロボット掃除機の回転位置誤差の補正方法を示したフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の好ましい実施形態において、新しいジャイロオフセット値に基づいて回転量を補正する方法を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ１１〜Ｓ１８  ロボット掃除機の回転位置誤差の補正方法における各ステップ
【図１】
2004212382.tif 000015
【図２】
2004212382.tif 000016
【図３】
2004212382.tif 000017
【図４】
2004212382.tif 000018