(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動ロボットを制御する方法であって、
前記移動ロボットの第1のシステムを監視して、前記第1のシステムに関連した第1のエラーを検知するステップと、
前記移動ロボットの第2のシステムを監視して、前記第2のシステムに関連した第2のエラーを検知するステップと
を含み、
前記第1のエラーと前記第2のエラーが同時に検知されたときには、第3のエラーが発生したと判断し、
前記第1のシステムが真空掃除システムであり、前記第2のシステムが駆動システムであり、
前記第1のエラーが通気路の遮断状態であり、前記第2のエラーがスリップであり、前記第3のエラーが前記ロボットの吸着状態である、方法。
【請求項２】
前記ロボットに、前記第3のエラーが発生したという判断に応答してエラー処理動作を遂行させるステップをさらに含み、
前記第3のエラーに応答して遂行される前記エラー処理動作は、前記第1のエラーまたは前記第2のエラーのうちの1つに応答して遂行されるエラー処理動作とは異なるものである、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1のシステムが、前記移動ロボットを通る空気流を生成するためのモータを備える、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記第1のエラーを検知する前記ステップが、前記モータにかかる負荷の低下を検知するステップを含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記第2のシステムが、環境内の前記ロボットの位置を監視する1つまたは複数のナビゲーションセンサおよび前記環境内で前記ロボットを移動させる駆動アクチュエータを備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第2のシステムを監視する前記ステップが、前記ロボットが駆動されるときの前記ロボットの位置の変化を監視するステップを含む、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記第2のエラーを検知する前記ステップが、前記1つまたは複数のナビゲーションセンサによって検知された前記ロボットの位置の変化が前記駆動アクチュエータによって駆動された量に対応しないことを検知するステップを含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記第1のシステムが、前記移動ロボットを通る空気流を生成するためのモータを備え、前記第3のエラーが発生したという判断に応答してのエラー処理動作が、前記モータを低電力モードで運転して吸込みを弱め、前記ロボットを駆動し続ける動作を含む、請求項2から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記モータが、前記移動ロボットが所定のサイズの計算された領域の外部へ走行するまでは前記低電力モードで動作し、前記計算された領域の中心が、前記第3のエラーが検知された位置である、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記第1のエラーまたは前記第2のエラーの例の一方が継続している間に他方の例が検知されると、前記第1のエラーと前記第2のエラーが同時に検知される、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
制御システム、タスク実行システムおよび駆動システムを備える移動ロボットであって、前記制御システムが前記タスク実行システムおよび前記駆動システムを監視するように構成されており、前記制御システムがエラー検知ユニットを備え、
前記エラー検知ユニットは、前記タスク実行システムの第1のエラーおよび前記駆動システムの第2のエラーを検知するように構成されており、前記第1のエラーと前記第2のエラーを同時に検知した場合には、第3のエラーが発生したと判断するようにさらに構成されており、
前記タスク実行システムが真空掃除システムであり、
前記第1のエラーが通気路の遮断状態であり、前記第2のエラーがスリップであり、前記第3のエラーが前記ロボットの吸着状態である、移動ロボット。
【請求項１２】
前記制御システムには、前記第1のエラーまたは前記第2のエラーのどちらかが検知されたことに応答して、それぞれ第1のエラーの処理動作または第2のエラーの処理動作を実行するように構成され、またあるいは、第3のエラーが発生したという判断に応答して第3のエラーの処理動作を実行するようにさらに構成されているエラー処理ユニットがさらに備わっており、
前記第3のエラーの処理動作は、前記第1のエラーの処理動作または前記第2のエラーの処理動作のうちの1つとは異なるものである、請求項11に記載の移動ロボット。
【請求項１３】
前記真空掃除システムが、前記移動ロボットを通る空気流を生成するためのモータを備える、請求項11または12に記載の移動ロボット。
【請求項１４】
移動ロボット用のエラー検知ユニットであって、
前記移動ロボットの第1および第2のシステムの1つまたは複数のパラメータを監視し、前記第1および第2のシステムのエラーを示す1つまたは複数のパラメータを識別するための監視ユニットと、
前記監視ユニットが前記第1のシステムのエラーを示すパラメータを識別した場合には第1のエラーが発生したと判断し、前記監視ユニットが前記第2のシステムのエラーを示すパラメータを識別した場合には第2のエラーが発生したと判断し、前記監視ユニットが、前記第1のシステムのエラーを示すパラメータと前記第2のシステムのエラーを示すパラメータとの両方を同時に識別した場合には第3のエラーが発生したと判断することができるエラー判断ユニットと
を備え、
前記第1のシステムが真空掃除システムであり、前記第2のシステムが駆動システムであり、
前記第1のエラーが通気路の遮断状態であり、前記第2のエラーがスリップであり、前記第3のエラーが前記ロボットの吸着状態である、エラー検知ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットを制御する方法および移動ロボットにおける誤り検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動ロボットはますます当り前になっており、宇宙探検、芝刈りおよび床掃除のような多様な分野において使用されている。最近、ロボット真空掃除機の分野において急速な進歩があり、その主目的は、ユーザからの支援をできる限り必要とせず、好ましくはまったく必要とすることなく、ユーザの住居を自律的かつ控え目に運転して掃除することである。
【０００３】
このタスクの遂行において、ロボット真空掃除機は、自律的に運転して、それらの環境内の障害物をうまく通り抜け得ることを必要とされ、多数の異なる床タイプにおいて十分なレベルの掃除性能も提供できなければならない。たとえば、単一のロボット真空掃除機が、一般的な家庭環境内のほとんどの部屋の掃除を要求されることが予期され、そのため、タイル、堅木、薄いじゅうたん、厚いじゅうたん、リノリウムなどの床面において十分な掃除性能を提供することができなければならない。
【０００４】
ロボットは、動作中に時々問題に遭遇することが予期される。たとえば、ロボット真空掃除機が、機械を通る空気の流れを遮断する大きな物を吸い上げる可能性があり、ケーブルがブラシバーなどに絡みつくこともある。その問題を解決してロボットを正常な状態に戻すために、人が介在しなければならないこともしばしばあるであろう。しかしながら、必要とされるいかなる介入も、ユーザは厄介ごとと感じる可能性があり、可能な場合は常に、人のいかなる介入も必要とすることなく、ロボットがそれ自体でエラーを解消し得るのが好ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によって提供される、移動ロボットを制御する方法は、移動ロボットの第1のシステムを監視して、第1のシステムに関連した第1のエラーを検知するステップと、移動ロボットの第2のシステムを監視して、第2のシステムに関連した第2のエラーを検知するステップとを含み、第1のエラーと第2のエラーが同時に検知されたときには、第3のエラーが発生したと判断する。
【０００６】
この方法は、上記では移動ロボットの制御に関して明記されたが、たとえば真空掃除機、ヘアケア用品、他のそのような家庭用電化製品といった他のデバイスを制御するのに用いられ得る。
【０００７】
その結果、ロボットは、経験しているエラーをより正確に判断することができ、したがって、エラー状態をよりよく識別することが可能になり、ユーザがロボットと関係を持つ必要なく、ロボット自体で解決することができる。これによって、移動ロボットの自律性の性質が改善され、ユーザの、移動ロボットの体験が向上する。
【０００８】
この方法には、ロボットが、第3のエラーが発生したという判断に応答してエラー処理動作を遂行するステップがさらに含まれ得る。ロボットは、それ自体でエラーを解決することにより、人の介入を必要としないであろう。その結果、移動ロボットは、割り当てられたタスクをより効率よく自律的に遂行することができる。
【０００９】
第3のエラーに応答して遂行されるエラー処理動作は、第1のエラーまたは第2のエラーのうちの1つに応答して遂行される代替のエラー処理動作とは異なってもよい。その結果、移動ロボットによって識別された特定の問題を解決するのに最も適切なエラー処理動作を割り当てることができる。
【００１０】
第1のシステムは床掃除システムでよく、移動ロボットを通る空気流を生成するためのモータを備え得る。その結果、ロボット真空掃除機は自律性を改善され得る。この例では、第1のエラーは通気路の遮断状態であり得、第1のエラーの検知は、モータの負荷の低下を検知するステップを含んでよい。負荷の低下は、モータ速度の意外な上昇を感知することによって検知され得る。
【００１１】
第2のシステムは駆動システムでよく、環境内のロボットの位置を監視する1つまたは複数のナビゲーションセンサおよび環境内でロボットを移動させる駆動アクチュエータを備える。この例では、第2のエラーはスリップであり得、第2のシステムを監視するステップは、ロボットが駆動されるときのロボットの位置の変化を監視するステップを含み得る。そこで、第2のエラーの検知は、1つまたは複数のナビゲーションセンサによって検知されたロボットの位置の変化が、駆動アクチュエータによって駆動された量に対応しないことを検知するステップを含み得る。
【００１２】
第3のエラーはロボットの吸着状態でよい。移動ロボットは、吸着状態のエラーを判断することにより、移動ロボットが生成する吸込みのレベルが移動ロボットの操作性(manoeuvrability)に悪影響を及ぼす問題を、よりよく解決することができるであろう。
【００１３】
第1のシステムは、移動ロボットを通る空気流を生成するためのモータを備えてよく、第3のエラーが発生したという判断に応答してのエラー処理動作は、モータを低電力モードで運転して吸込みを弱めてロボットを駆動し続けるステップを含む。その結果、エラー処理動作の間、モータは、移動ロボットの可動性を妨害するほどの吸込みを生成するのではなく、移動ロボットを通るいくらかの空気流を生成し続けることになり、一方、移動ロボットは、第3のエラーが発生した床面の領域から離れて運転することができる。
【００１４】
モータは、移動ロボットが所定のサイズの計算された領域の外部へ走行するまでは低電力モードで動作してよく、前記計算された領域の中心は、第3のエラーが検知された位置である。これにより、移動ロボットは、モータが正常な電力レベルに戻ったとき第3のエラーが繰り返し発生する可能性がより低くなるように、エラーが発生した領域から離れて走行することができる。
【００１５】
第1のエラーまたは第2のエラーの例の一方が継続している間に他方の例が検知されると、第1のエラーと第2のエラーが同時に検知され得る。その結果、移動ロボットは、第1のエラーまたは第2のエラーの場合と第3のエラーの場合とを、よりよく区別することができる。
【００１６】
本発明は、制御システム、タスク実行システムおよび駆動システムを備える移動ロボットも提供するものであり、制御システムがタスク実行システムおよび駆動システムを監視するように構成されており、制御システムがエラー検知ユニットを備え、エラー検知ユニットは、タスク実行システムの第1のエラーおよび駆動システムの第2のエラーを検知するように構成されており、第1のエラーと第2のエラーを同時に検知した場合には、第3のエラーが発生したと判断するようにさらに構成されている。
【００１７】
その結果、遭遇する異なったエラーの区別においてより優れる改善された移動ロボットが提供される。
【００１８】
制御システムには、第1のエラーまたは第2のエラーのどちらかが検知されたことに応答して、それぞれ第1のエラーの処理動作または第2のエラーの処理動作のうちの1つを実行するように構成され、またあるいは、第3のエラーが発生したという判断に応答して第3のエラーの処理動作を実行するようにさらに構成されているエラー処理ユニットがさらに備わっていてよい。その結果、移動ロボットは、検知されたエラーに対処するために、より適切なエラー処理タスクを割り当てることができる。これによって、移動ロボットが、ユーザの介入を必要とせずに、より多くのエラーを自律的に処理して解決することも可能になり得る。
【００１９】
タスク実行システムは、移動ロボットを通る空気流を生成するためのモータを備えた床掃除システムでよい。これにより、ロボット真空掃除機などの移動ロボットが、自律的に、より効率よく動作することが可能になる。第1のエラーは通気路の遮断状態であり得、第2のエラーはスリップであり得て、第3のエラーは移動ロボットの吸着状態であり得る。
【００２０】
本発明は、移動ロボット用のエラー検知ユニットも提供するものであり、エラー検知ユニットは、移動ロボットの第1および第2のシステムの1つまたは複数のパラメータを監視し、第1および第2のシステムのエラーを示す1つまたは複数のパラメータを識別するための監視ユニットと、監視ユニットが第1のシステムのエラーを示すパラメータを識別した場合には第1のエラーが発生したと判断し、監視ユニットが第2のシステムのエラーを示すパラメータを識別した場合には第2のエラーが発生したと判断し、監視ユニットが、第1のシステムのエラーを示すパラメータと第2のシステムのエラーを示すパラメータとの両方を同時に識別した場合には第3のエラーが発生したと判断することができるエラー判断ユニットとを備える。
【００２１】
前述の制御システムおよびエラー検知ユニットは、移動ロボットとは別のデバイスにさらに採用され得る。たとえば、それらは、真空掃除機、ヘアケア機器、および他のそのような家庭用電化製品において有用であろう。
【００２２】
本発明がより容易に理解され得るように、以下の添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】移動ロボットの概略図である。
【図２】エラー検知ユニットの概略図である。
【図３】床掃除システムの概略図である。
【図４】駆動システムの概略図である。
【図５】ロボット真空掃除機の図である。
【図６】移動ロボットを制御する方法を概説する流れ図である。
【図７】移動ロボットによって検知されたエラーを処理する方法を概説する流れ図である。
【図８】第1のエラー処理動作を示す図である。
【図９】第2のエラー処理動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
移動ロボットは、本明細書で説明される特定の例によって、その意図された動作に影響を及ぼしているエラーをよりよく判断することができる。これらの例により、ロボットは、エラーに対処するために、より適切なエラー処理動作を割り当てることができる。本明細書で説明される特定の例では、ロボットが、人間のユーザからのいかなる支援も必要とすることなく、それ自体で自律的にエラーに対処することができるエラー処理動作が実行され得る。
【００２５】
図1に概略的に示される移動ロボット1は、制御システム2、タスク実行システム3および駆動システム4を有する。制御システム2はエラー検知ユニット20を備え、いくつかの実施形態ではエラー処理ユニット21をさらに備え得る。エラー検知ユニット20の一実施形態が図2に示されている。図2のエラー検知ユニット20は、移動ロボット1のタスク実行システム3と駆動システム4とを監視する監視ユニット22を備える。監視ユニットは、移動ロボット1のシステムのパラメータを監視し、それらのシステム内のエラーを示すパラメータを識別することができる。次いで、識別されたパラメータは、エラー判断ユニット24によって、どのエラーが発生したか判断するのに用いられ得る。
【００２６】
タスク実行システム3は、移動ロボットに割り当てられたタスクを実行するように移動ロボットに設けられたシステムである。たとえば移動ロボット1はロボット芝刈機でよく、その場合、タスク実行システム3は草刈りおよび/または回収のシステムであり得る。さらなる例では、移動ロボット1はロボット床掃除機でよく、タスク実行システム3は床掃除システムであろう。そのような床掃除システム30の概略図が図3に示されている。床掃除システム30は、クリーナヘッド32、分離システム33および真空モータ34を備える。床掃除システムのこれらの特徴は床掃除システムの通常の特徴であり、これらのシステムの説明が、ここでさらに提供されることはない。タスク実行システムの他の例は明らかであろう。
【００２７】
駆動システム4により、移動ロボットは、設定されたタスクを実行しなければならない環境の中で巧みに動いて運転することができる。図4には駆動システムの概略図が与えられている。駆動システム4には、駆動アクチュエータ40およびナビゲーションセンサ42が備わっている。駆動アクチュエータ40は、たとえば被駆動車輪またはタンクトラックでよく、移動ロボット1の制御システム2に対して走行距離計の測定値を供給することができる。これら走行距離計の測定値は、制御システム2によって、移動ロボット1が走行した距離および経路を推定するのに用いられ得る。ナビゲーションセンサ42は、制御システム2に対して、移動ロボット1のまわりの環境の情報を供給することができるセンサである。たとえば、ナビゲーションセンサ42は、ビジョンカメラ、近接センサ、レーザー距離計でよい。移動ロボット1は、環境を、自律的に、よりうまく運転することができるように、一般に複数の異なるタイプのナビゲーションセンサを使用することになる。ナビゲーションセンサ42は、制御システム2に対して、ロボット1のまわりの環境に関する情報を供給し、制御システム2は、その情報によって、運転すべき移動ロボット1によって用いられ得る環境のマップを形成することができる。いくつかの例では、ナビゲーションセンサ42は、移動ロボットのナビゲーションエンジンの一部分を形成し得る。そのようなナビゲーションエンジンは、制御システム2のいくつかの態様および機能を分担し得る。さらなる代替例では、制御システム2の機能のいくつかが、移動ロボット1の他のシステムにわたって分担されてよい。たとえば、移動ロボット1の各システムが、それ自体のパラメータを監視し、エラーを示すパラメータを識別することができてよい。
【００２８】
図5は、移動ロボットの一例を示す。移動ロボットは、ロボット真空掃除機50であり、サイクロン分離システム52およびクリーナヘッド54を備える床掃除システムを有する。ロボット真空掃除機50の本体の内部に設けられた真空モータ(図示せず)が、クリーナヘッド54から、サイクロン分離器52を通して汚れた空気を中に引き込み、サイクロン分離器52においてほこり粒子が空気流から除去され、次いで、清浄空気がベント(図示せず)を通ってロボットの後部において放出される。ロボット真空掃除機50は、タンクトラック56の形で駆動アクチュエータを有し、タンクトラック56が駆動されることにより、ロボット真空掃除機50は配置されている環境の中で移動することができる。ロボット真空掃除機50が有するナビゲーションセンサは、ロボット真空掃除機50のまわりの領域の画像を取得することができる360度パノラマの環状レンズカメラ58を備える。ロボットの制御システムは、環境のマップを構築するため、およびそのマップ内のロボットの位置を識別するために、カメラ58によって取得された画像に対して同時の位置推定とマッピング(SLAM)の技術を用いる。制御システムによって実行されたSLAM技術は、駆動されたタンクトラックから供給される走行距離計の測定値、およびサイクロン分離器52の両側にあるセンサハウジング59の中に配置された近接センサなどの他のセンサから供給される情報も用いる。
【００２９】
ロボット真空掃除機は、一般に大量の吸込みを生成することのない小さな真空モータを有する。しかしながら、将来的に改善され、かつサイズも縮小される真空モータを用いると、より強力な真空モータを有するロボット真空掃除機を提供することが可能である。これによって、より優れた吸引力を有するロボット真空掃除機がもたらされ、掃除性能が改善される。もちろん、ロボット真空掃除機の吸引力が大きすぎると、吸込みがロボットの操作性に悪影響を及ぼし得る恐れがある。実際、真空モータによって十分な吸込みが生成されると、ロボットが、それ自体を、駆動システムによって移動され得ないほど大きい力で床面へ吸引し得る可能性がある。これは「吸着状態」と称されることがある。ロボット真空掃除機が吸着状態のエラーのとき、ロボットの車輪またはトラックは床面上で回転するが、ロボットは、吸引力によって床面に引き寄せる力のために動かないはずである。
【００３０】
既に説明されたように、制御システム2のエラー検知ユニット20は、移動ロボット1内の他のシステムによって供給されるパラメータを監視することができる。たとえば、床掃除システム30は、真空モータ34にかかっている負荷を表示してよい。床掃除システム30を通る通気路内に遮断状態があると、システムを通る圧力が低下し、真空モータにかかる負荷の低下が、たとえばモータ速度における予想外の上昇といったパラメータにおいて明白になるはずである。次いで、エラー処理ユニット21は、その問題を解決するために適切なエラー処理動作を実行することができる。通気路の遮断状態に対して、エラー処理動作は、一般的には清掃動作を停止し、ロボット1の運動をすべて停止して、ユーザにエラーを示すことになる。次いで、ユーザは、遮断状態を調べて解決してから、ロボット1に清掃動作の再開を許すように指示されることになる。
【００３１】
エラー検知ユニット20によって処理され得るエラーの別の例には「スリップ」がある。スリップのエラーが発生するのは、移動ロボットの駆動アクチュエータ40がロボットを移動させようとしてもロボットが動かないときである。これは、たとえば、ロボットが、駆動アクチュエータ40が床面に対して有効でない領域へと運転したためであり得、または、移動ロボットが障害物の上へ乗り上げてしまい(「浜に乗り上げた」と称されることもある)、駆動アクチュエータ40が、もはや床面に対して接触することができないためでもあり得る。制御システム2が受け取る走行距離計の測定値がナビゲーションセンサ42から供給される情報と相関しないので、このスリップのエラーは、エラー検知ユニット20によって検知され得る。たとえば、駆動アクチュエータ40の走行距離計の測定値は、移動ロボットが前方へ0.5メートル移動したはずであることを示すが、ナビゲーションセンサ42は、移動距離がゼロであるか、または予期されたよりもはるかに短いことを示す。スリップのエラーが検知されたことに応答して、エラー処理ユニット21は、エラーを解決しようとして、やはりロボットに適切なエラー処理動作を実行させることができる。スリップのエラーについては、エラー処理動作は、ロボット1を停止してユーザにエラーを示すことであり得る。そこで、ユーザは、その問題を調べ、ロボットを取り上げて床面の別の部分に置くことによってエラーに対処することができる。
【００３２】
上記で説明されたエラーの2つの例は、エラーを解決するのを支援するためのユーザの入力を必要とするものである。上記で既に説明されたように、ユーザと自律ロボットの相互作用の、いかなる必要性も望ましくない。すべてのエラーが、ユーザによるエラー処理動作を必要とするわけではなく、移動ロボットがより適切な形でエラーを正確に識別することができるほど、その特定のエラーに対処する見通しを伴って適切なエラー処理動作をよりよく割り当てることができる。
【００３３】
上記で説明された吸着状態のエラーに関して、ロボットが吸着状態に入ったことを示し得る単一パラメータはない。しかしながら、吸着状態は、遮断状態のエラーとスリップのエラーの両方の表示を引き起こすはずである。したがって、ロボットが吸着状態に入ると、遮断状態のエラーとスリップのエラーの両方の場合が検知されることになる。これら2つのエラーに対する各エラー処理動作は、どちらも、以前に説明されたようなロボットとユーザの相互作用を必要とする。しかしながら、移動ロボットは、ユーザの介入を必要とせずに吸着状態のエラーをそれ自体で処理することができるであろう。したがって、異なるエラータイプをよりよく区別するのに用いられ得る、移動ロボットのエラーを識別する改善された方法を次に説明する。具体的には、改善された方法は、遮断状態のエラーまたはスリップのエラーのうちの1つと吸着状態のエラーとを区別することができる。
【００３４】
図6は、移動ロボットのエラーを識別する方法を概説する流れ図である。この方法では、実際にはたまたま同一のパラメータを立ち上げる別のエラーが発生しているとき、システムのパラメータの監視がそのシステムのエラーを不正確に識別する可能性があることが認識されている。図6の方法では、発生した実際のエラーをよりよく突き止めて確定するために、他の関連するシステムで検知されたエラーに関する情報が用いられ得る。この方法は、移動ロボットのシステムのパラメータを監視することで始まる。第1のシステムにおいてエラーが検知されると、次のステップは、第2のシステムにおいてもエラーが検知されているかどうか検査することである。第2のシステムにエラーがなければ、第1のエラーが発生したと判断され得る。同様に、第2のシステムにおいてエラーが検知されると、次のステップは、第1のシステムにおいてもエラーが検知されているかどうか検査することである。第1のシステムにおいてもエラーが検知されているのでなければ、第2のエラーが発生したと判断され得る。しかしながら、いずれかの場合において、第1のシステムまたは第2のシステムの他方にもエラーが検知されていれば、次いで、第1のエラーまたは第2のエラーの一方とは異なる第3のエラーが発生したと判断され得る。
【００３５】
既に探究されたように、吸着状態のエラーは他のエラーの組合せとして現れるエラーの一例である。次に、上記で説明された方法を、ロボット真空掃除機の吸着状態のエラーの例に適用する。ロボット真空掃除機では、第1のシステムは床掃除システムであり、第2のシステムは駆動システムである。床掃除システムに関連した第1のエラーは前述のように通気路の遮断状態であり得て、駆動システムに関連した第2のエラーはスリップのエラーであり得る。ロボット真空掃除機の吸込みが、ロボット自体を床へ吸引するとき、クリーナヘッドの吸込口が床面との密な接触状態に引き込まれることになり、クリーナヘッドと床面の間が密封されるであろう。結果として、吸込口に空気を引き込むのが非常に困難になり、クリーナヘッドの内部に部分真空が生じることになる。その結果として真空モータに対する負荷が低下して、モータの運転速度が上昇し得る。真空モータのパラメータを監視する制御システムが、床掃除システムの遮断状態のエラーを検知するはずである。
【００３６】
ロボット真空掃除機の第2のシステムは駆動システムである。駆動システムに関連するエラーはスリップのエラーである。ロボット真空掃除機自体が、吸込みによって床へ吸引されるとき、その力が、この例では駆動されるタンクトラックである駆動アクチュエータによる駆動力を克服する。そのため、タンクトラックは回転するものの床面の上でスキッドして、ロボット真空掃除機は移動しないことになる。ロボット上のナビゲーションセンサが、ロボットが移動していないことを識別し、駆動システムからのパラメータを監視している制御システムは、車輪の動きが、ナビゲーションセンサによって識別された移動の不足に対応していないことを検知することになる。そのため、制御システムは、駆動システムにおけるスリップのエラーを検知することになる。
【００３７】
図6に詳述された方法に従って、制御システムは、第1のシステムのエラーの例、すなわち床掃除システムの通気路の遮断状態を検知すると、エラーが発生したと判断する前に、先ず、第2のシステムにエラーがあるかどうか、すなわち駆動システムにおいてスリップのエラーが検知されているかどうか検査する。スリップのエラーが検知されていなければ、制御システムは通気路の遮断状態が発生したと判断することができる。しかしながら、駆動システムにおいてスリップのエラーが検知されている場合には、制御システムは吸着状態のエラーが発生したと判断することができる。同一のことが逆でも起こり、駆動システムにおいて最初にスリップのエラーが検知されると、制御システムは、通気路の遮断状態のエラーがあるかどうか床掃除システムを検査して、通気路の遮断状態のエラーがスリップのエラーに加えて検知されていなければ、スリップのエラーが発生したと判断することになる。しかしながら、スリップのエラーと同時に通気路の遮断状態のエラーが検知されると、制御システムは、吸着状態のエラーが発生したと判断することになる。
【００３８】
ロボット真空掃除機の制御システムは、第1または第2のシステムのエラー(第1のエラー)を検知すると、第1または第2のシステムの他方のエラー(第2のエラー)を直ちに探すように構成されてよい。第1のエラーの検知に続いて、他のシステムにおいて第2のエラーが直ちに検知されなければ、制御システムは第1のエラーが発生したと判断してよい。これは、ロボットがエラーに応答して迅速に行動することを可能にするが、エラーが不正確に識別され得る可能性も増加する。あるいは、真空掃除機の制御システムは、第1のエラーの検知に続いて第2のエラーの例が生じるのを許容するために、たとえば最大2秒間といった短期間にわたってロボット真空掃除機の運転を継続するように構成されてよい。この代替構成は、エラー状態が継続している間にロボットを運転する必要があるが、第1のエラーと第2のエラーが同時に検知され得る、したがって第3のエラーの状態(すなわち吸着状態)と判断される可能性も高くなる。そのため、吸着状態のエラーが判断され得る可能性がより高くなるので、ロボット真空掃除機自体が、ユーザ入力を必要とせずにエラー状態に自律的に対処することができる可能性も高くなる。
【００３９】
一旦、吸着状態のエラーであると判断されると、ロボットの制御システムは、吸着状態のエラーを自律的に解決することを特に目的とするエラー処理動作をロボットに遂行させることができる。吸着状態のエラーを自律的に解決するためのエラー処理動作の一例が、図7の流れ図において説明される。
【００４０】
図7の方法は、図6の流れ図の最後において判断されたような第3のエラーの判断から始まる。この例の第3のエラーは吸着状態のエラーであるが、このエラーの処理動作は、他のエラーに応答して同様に実行され得ることが理解されよう。第3のエラーの判断の後、ナビゲーションのマップにおいて所定のサイズの領域が計算される。次いで、真空モータの吸引力が低減される。これは、モータへの電力を低減してモータの回転速度を低下させることによって行われ得る。モータには、たとえば、真空モータを制御するのに用いられ得る複数の電力マップが備わっていてよい。したがって、電力の低減は、モータを制御するのに別の電力マップを選択することによって実行され得る。真空モータの吸引力を低下させる他の方法は明らかであろう。吸込みのレベルが低下すると、ロボットは自由に移動することができるはずであり、そのため、次いで、元の経路を運転し続けるように制御される。したがって、ロボットが吸着状態のエラーより以前に実行していた清掃動作が、真空モータからの吸込みの量が低減されること以外は継続される。
【００４１】
一旦、真空モータの吸引力が低下されると、ロボットがその走行経路に沿って移動するとき、制御システムは、ロボットが、以前に計算されたナビゲーションのマップの領域の外部を走行したかどうか検査し続ける。ロボットが以前に計算された領域の内部にとどまっているなら、ロボットはその走行経路を追跡し続け、他の変更は行われない。しかしながら、ロボットが、以前に計算された領域を一旦出ると、真空モータの吸引力が増加される。これによって、吸引力は、吸着状態のエラーが検知される以前のレベルに戻され得る。あるいは、吸引力は、ある期間にわたって、最大限の吸引力に到達するまで段階的に増加されてもよい。次いで、ロボットは標準動作を継続する。
【００４２】
ロボット真空掃除機50が、図7の方法に従ってエラー処理動作を実行する2つの例が図8および図9に示されている。ロボット真空掃除機50は、矩形の螺旋パターンの走行経路60を辿る。吸着状態のエラーが判断されるポイントは記号「×」によって示され、参照文字Lを用いて印を付けられている。制御システムがエラー処理動作を開始するのはこのポイントである。このポイントで、ロボットの制御システムは、所定のサイズAの領域を計算し、真空モータの吸引力を低下させて低電力モードに入る。次いで、ロボット真空掃除機は、その通常の経路に沿って進むことを再開する。吸引モータが低電力モードで運転されているので、生成される吸込みはロボット自体を床面に吸引するほどではなく、ロボットは環境の中で普通に移動することができる。図8では、計算された領域Aは直径1メートルの円形の領域であるが、図9では、計算された領域Aは1メートル四方の領域である。どちらの場合も、領域Aの中心は吸着状態のエラーが判断されたポイントLである。
【００４３】
計算された領域の形は、特に重視する必要はない。しかしながら、たとえばロボットの形状および/またはロボットが走行するようにプログラムされているパターンといった移動ロボットの他の特性に、よりよく適合する1つの形はあり得る。図8および図9は、どちらも矩形の螺旋パターンで走行するロボット真空掃除機を示すものであるが、他の走行パターンは明らかであろう。図8に示される円形の計算された領域Aは、(アルキメデス螺旋などの)丸みの付いた螺旋走行パターンを辿るロボットに、より適する可能性があるのに対して、矩形の計算された領域は、図9の例に示されるような矩形の螺旋パターン、または他の規則的な直線状の走行パターンを辿るロボットに、よりよく適合する可能性がある。
【００４４】
ロボット真空掃除機の目的は高レベルの掃除性能を提供することであり、そのため、真空掃除機が吸着状態のエラーを直後に繰り返すケースの可能性をできる限り小さくして、その全出力モードでの掃除をできる限り迅速に再開することも重要である。そのため、計算される領域のサイズはあらかじめ決定されており、真空掃除機が最も早い機会に全出力を再開する必要性、ならびに、ロボットが、吸着状態のエラーが生じる床面の領域を残すことになる可能性のレベルを考慮に入れるものである。統計解析ならびに試行錯誤のプロセスによって、この所定のサイズは、家庭内環境の掃除のタスクが課されたロボット真空掃除機に対して、1メートル四方の領域に選択された。しかしながら、異なるタスクおよび/または異なる環境内の作業を実行するように意図される移動ロボットには、異なるサイズの領域が、より適することがある。
【００４５】
ロボットが計算された領域の外部を走行すると、エラー処理動作は直ちに停止され、ロボットは、正常状態の下で、全出力で清掃動作を再開する。図8および図9において、ロボットが計算された領域を出て全出力で清掃プロシージャを再開するポイントは、記号「(×)」(×の丸囲み文字)によって示され、参照文字Fを用いて印を付けられている。図8では、吸着状態のエラーは走行パターンの開始において検知されるが、図9では、吸着状態のエラーはロボットがとっている矩形の螺旋経路のまわりの途中で検知される。そのため、ロボットが低電力モードで走行する経路の長さ(すなわちLおよびFとラベルを付けられた点の間)は、図8において図9よりもはるかに長い。特にロボットが螺旋状の走行経路を辿るように構成されているときには、時間の長さが、必ずしも特定のポイントから走行した距離に対応するわけではないので、これは、ロボット真空掃除機を、単に所定の時間にわたって低電力モードで運転するだけでは、吸着状態のエラーを解決するのに適切でないことがあるのを強調するのに役立つものである。
【００４６】
一旦、ロボットが計算された領域を出て全出力で清掃動作を再開すると、計算された領域は忘れられる。したがって、ロボットが以前に計算された領域に再び入る場合、何も変更されず、電力は全出力のままである。この挙動は、領域の、可能な限り最大の割合を掃除するために、最善の掃除性能を支援するように意図されたものである。ロボットは、吸着状態のエラーの新規の事例が判断された場合にのみ、再び低電力モードに入ることになる。吸着状態のエラーのこの新規の事例は、第1のエラーと正確に同一のやり方で扱われることになり、吸着状態のエラーの第2の事例に対する所定のサイズの新規の領域が計算される。あるいは、いくつかの環境では、ロボットが、その領域を出た後に、計算された領域を記憶装置に記憶して、以前に計算された領域に再び入ったことを検知したとき、低電力モードを再開するのが有益なことがある。
【００４７】
このように、特定の例および実施形態が説明されてきたが、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正形態が製作され得ることが理解されよう。前述のようなエラーを検知する方法は、たとえば真空掃除機、ヘアケア機器、他の家庭用電化製品といった、移動ロボットとは別のデバイスによって採用され得る。マイクロプロセッサおよび他のタイプの中央処理装置(CPU)のコストが低下し、ユーザが消費者製品における知能程度の向上を期待するので、ますます多くのデバイスがインテリジェント制御システムを含むことになるはずである。これらのデバイスの中に、上記で説明されたものなどの制御システムを含むことによって、デバイスにおいて必要とされるセンサの数を減らすことが可能になり得て、そのため、デバイスのコストが最小限にされ得る。
【符号の説明】
【００４８】
1  移動ロボット
2  制御システム
3  タスク実行システム
4  駆動システム
20  エラー検知ユニット
21  エラー処理ユニット
22  監視ユニット
24  エラー判断ユニット
30  床掃除システム
32  クリーナヘッド
33  分離システム
34  真空モータ
40  駆動アクチュエータ
42  ナビゲーションセンサ
50  ロボット真空掃除機
52  サイクロン分離システム
54  クリーナヘッド
56  タンクトラック
58  360度パノラマの環状レンズカメラ
59  センサハウジング
60  矩形の螺旋パターンの走行経路
A  計算された領域
L  吸着状態のエラーが判断されたポイント
F  ロボットが計算された領域を出て全出力で清掃プロシージャを再開するポイント
【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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