(57)【要約】【課題】家具などが複雑な配置で置かれ、行き止まりのある室内などの自動走行時にも、ガイド手段を用いることなく隈無く自動走行を行う自走機器を提供すること。【解決手段】走行中の位置を認識する位置認識手段８、走行中の位置認識手段８の認識位置から走行した範囲の大きさを記憶する走行範囲記憶手段９を備え、自律制御手段５は走行範囲記憶手段９が記憶した走行範囲の情報に基づいて走行計画を行う走行計画手段１０と行き止まり時の対応を判断する行き止まり対応手段１１を備えた自走機器とするものである。これにより、家具などが複雑な配置で置かれ行き止まりのある室内などの自動走行時にも、ガイド手段を設けたり部屋の形状と家具配置のマップを入力したりせずに、あらかじめ定めた走行パターンに従って効率よく隈無く自律走行を行うことができる自走機器が提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行手段と、あらかじめ定めた走行パターンを指示するモード制御手段と、前記走行手段を前記モード制御手段に従って制御する自律制御手段と、走行中の位置を認識する位置認識手段と、走行中の前記位置認識手段の認識位置から走行範囲を記憶する走行範囲記憶手段とを備え、前記自律制御手段は前記走行範囲記憶手段が記憶した走行範囲の情報に基づいて走行計画を行う走行計画手段と行き止まりでの動作を決定する行き止まり対応手段を有する自走機器。
【請求項２】
モード制御手段は部屋を塗りつぶすように設定され、壁に沿って部屋を一周する周回モード、周回モード開始時に沿った壁と垂直な往復走行を行う縦走行モード・周回モード開始時に沿った壁と平行に往復走行を行う横走行モードの順にモード移行を行い、モード移行時には次モード開始のための移動を行う請求項１に記載の自走機器。
【請求項３】
位置認識手段は周回モード開始点を原点、最初に沿った壁方向をＸ軸の正方向、Ｘ軸に垂直に反時計回り９０°の方向をＹ軸の正方向としたＸＹ座標として位置を出力し、走行範囲記憶手段は周回モード終了後に部屋のＸ座標の最小値・最大値、Ｙ座標の最小値・最大値を記憶する請求項２に記載の自走機器。
【請求項４】
走行計画手段は周回モードの終了位置・縦走行モード及び横走行モードの開始位置と終了位置を位置認識手段と走行範囲記憶手段に記憶された走行範囲情報を用いて決定し、自律制御手段は走行計画手段による走行計画と行き止まり対応手段による行き止まり時の動作指示に基づいて自律制御を行う請求項３に記載の自走機器。
【請求項５】
行き止まり対応手段は行き止まり検知手段を備え、縦走行モード及び横走行モードにおいて行き止まり検知手段が行き止まりを検知した際に位置認識手段による位置がモードの終了位置の場合はモードの終了を指示し、位置認識手段による位置がモードの終了位置でない場合は行き止まりからの脱出を指示する請求項４に記載の自走機器。
【請求項６】
コンピュータを請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走機器の全てまたはその一部を機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動走行を行って室内を自動的に移動し、室内を隈無く塗りつぶすように走行する自走機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自走機器は、位置を制御するためにガイド装置を使用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１６、図１７は、前記公報に記載された従来の自走機器の模式図、制御機構のブロック図をそれぞれ示すものである。図１６、図１７において、１０２および１０３はガイド手段、１１３はＣＣＤカメラ、１２０は画像処理装置、１２１は現在位置算出部、１２４は位置確定部である。ＣＣＤカメラ１１３はガイド手段１０２、１０３の不在個所走行時に、位置指標でもあるガイド手段１０２、１０３を視覚的に検出する電気光学手段である。現在位置算出部１２１はエンコーダ１１９からの情報に基づき現在位置を算出する第１算出部１２２と、画像処理装置１２０からの情報に基づき現在位置を算出する第２算出部１２３と、これら両算出部１２２，１２３の算出結果及びガイド手段検出器１０９，１１０、停止位置検出器１１１の検出結果に基づき現在位置を確定する位置確定部１２４とより構成する。即ち走行時の車輪のスリツプの発生などに係わらず、電気光学手段１１３の検出結果により現在位置を正確に確認して走行することができるものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０３−２２９３１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成は、あらかじめ設定されたガイド手段に従って自走するものである。従って例えば走行のための特別な方向規定テープなどの設置が出来ない家庭内で自走しながら部屋中を隈無く走行し清掃する自走機器に用いた場合に清掃し残す床面が発生する。特に、コの字型の家具配置によって生じる行き止まりがある場合に行き止まりで清掃を終了すると清掃もれが広範囲で発生する可能性が有る。前記従来の構成は以上のような課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、家具などが複雑な配置で置いてあり行き止まりのある室内などの自動走行時にもガイド手段を用いることなく隈無く自動走行を行う自走機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、本発明の自走機器は、走行手段と、あらかじめ定めた走行パターンを指示するモード制御手段と、前記走行手段を前記モード制御手段に従って制御する自律制御手段と、走行中の位置を認識する位置認識手段と、走行中の前記位置認識手段の認識位置から走行範囲を記憶する走行範囲記憶手段とを備え、前記自律制御手段は前記走行範囲記憶手段が記憶した走行範囲の情報に基づいて走行計画を行う走行計画手段と行き止まりでの動作を決定する行き止まり対応手段を有する自走機器とするものである。
【０００８】
これによって、走行した範囲の大きさを記憶し、記憶した走行範囲の情報と行き止まり検知手段による行き止まり情報に基づいて走行計画を行うことにより、家具などが複雑な配置で置いてあり行き止まりのある室内などの自動走行時にもガイド手段を設けたり部屋の形状と家具配置のマップを入力したりせずに、あらかじめ定めた走行パターンに従って効率よく隈無く自律走行を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、走行手段と、あらかじめ定めた走行パターンを指示するモード制御手段と、前記走行手段を前記モード制御手段に従って制御する自律制御手段と、走行中の位置を認識する位置認識手段と、走行中の前記位置認識手段の認識位置から走行範囲を記憶する走行範囲記憶手段とを備え、前記自律制御手段は前記走行範囲記憶手段が記憶した走行範囲の情報に基づいて走行計画を行う走行計画手段と行き止まりでの動作を決定する行き止まり対応手段を有する自走機器とすることにより、走行した範囲の大きさを記憶し、記憶した走行範囲の情報と行き止まり検知手段による行き止まり情報に基づいて走行計画を行うことにより、家具などが複雑な配置で置いてあり行き止まりのある室内などの自動走行時にもガイド手段を設けたり部屋の形状と家具配置のマップを入力したりせずに、あらかじめ定めた走行パターンに従って効率よく隈無く自律走行を行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載のモード制御手段は、部屋を塗りつぶすように設定され、壁に沿って部屋を一周する周回モード、周回モード開始時に沿った壁と垂直な往復走行を行う縦走行モード・周回モード開始時に沿った壁と平行に往復走行を行う横走行モードの順にモード移行を行い、モード移行時には次モード開始のための移動を行う自走機器とすることにより、自律走行で部屋の周囲と縦方向往復横方向往復で規則的に清掃することで行き止まりがある場合にも隈無く自律走行を行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項２に記載の位置認識手段は、周回モード開始点を原点、最初に沿った壁方向をＸ軸の正方向、Ｘ軸に垂直に反時計回り９０°の方向をＹ軸の正方向としたＸＹ座標として位置を出力し、走行範囲記憶手段は周回モード終了後に部屋のＸ座標の最小値・最大値、Ｙ座標の最小値・最大値を記憶する自走機器とすることにより、周回モード中に部屋の大きさを簡単に把握することにより部屋の形状によらずに行き止まりに対応して隈無く自律走行することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項３に記載の走行計画手段は、周回モードの終了位置・縦走行モード及び横走行モードの開始位置と終了位置を位置認識手段と走行範囲記憶手段に記憶された走行範囲情報を用いて決定し、自律制御手段は走行計画手段による走行計画と行き止まり対応手段による行き止まり時の動作指示に基づいて自律制御を行う自走機器とすることにより、部屋の形状を走行計画に簡単に反映することで、行き止まりがある場合にも部屋の形状に合わせて走行漏れのない自律走行ができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項４に記載の行き止まり対応手段は、行き止まり検知手段を備え、縦走行モード及び横走行モードにおいて行き止まり検知手段が行き止まりを検知した際に位置認識手段による位置がモードの終了位置の場合はモードの終了を指示し、位置認識手段による位置がモードの終了位置でない場合は行き止まりからの脱出を指示する自走機器とすることにより、行き止まりの条件に合致する場所が該当モードでの清掃終了位置かどうかを正しく判断して隈無く清掃することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、特に、コンピュータを請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走機器の全てまたはその一部を機能させるためのプログラムとすることにより、コンピュータを請求項１〜５のいずれか１記載の自走機器の全てもしくは一部として機能させることで、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走機器の一部あるいは全てを容易に実現することができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
（実施例１）
図１は本実施例の第１の実施例における自走機器の概略構成を示す。１は本体、２は走行手段で本実施例では前進又は後退を行う駆動輪で構成している。３は走行制御手段で走行手段２である駆動輪の回転速度を制御することで本体１の走行速度及び回転を制御して所定の方向へ所定の速度で走行を行う。４はモード制御手段であらかじめ定めた走行パターンをモードの移行として指示する。５は自律制御手段でモード制御手段４の指示するモードに従って走行制御手段３を制御する。６は障害物認識手段で本体前方の障害物を認識する。本実施例では障害物認識手段６は超音波センサで実現している。
【００１７】
７は側方測距手段で側方壁との距離を測定する。側方測距手段７は本実施例では赤外線測距センサを用いている。８は位置認識手段で現在位置を認識する。位置認識手段８は本実施例ではジャイロセンサと走行距離センサを備え、走行距離センサのみでなくジャイロセンサによる方向を用いることで現在位置をより正確に認識するものである。９は走行範囲記憶手段で走行中の位置認識手段８の認識位置から走行した範囲の大きさを記憶する。１０はモードごとに走行の計画を行う走行計画手段、１１は行き止まりの際に対応方法を指示する行き止まり対応手段であり、走行計画手段１０と行き止まり対応手段１１は自律制御手段５を構成する。
【００１８】
本実施例では走行制御手段３、モード制御手段４、自律制御手段５、走行範囲記憶手段９、走行計画手段１０、行き止まり対応手段１１はマイクロコンピュータで構成している。
【００１９】
次に、図２から図１５を用いて自律走行動作の概略を説明する。図２は自律走行動作を示すフローチャートである。自律走行動作を開始すると、ステップ１の周回モードで部屋を一周する周回走行を行う。次にステップ２で縦走行モード開始位置への移動１を行い、ステップ３で縦方向の往復走行である縦走行を行う。次にステップ４で横走行の開始位置への移動である移動２を行い、ステップ５で横方向の往復走行である横走行を行う。ステップ６は終了のための移動３である。
【００２０】
次に図３、図４を用いて周回モードの動作を説明する。図３はステップ１の周回走行動作を示すフローチャートである。周回モードは壁に沿って部屋を一周するモードで、図３のステップ１１で開始時の座標を原点すなわち（Ｘ、Ｙ）＝（０，０）に設定した後、壁沿いに部屋を一周する。周回モードで走行する間、ステップ１２で右壁との距離が所定値ａとなるように壁との距離を保ちながら直進する。
【００２１】
また、同時に位置認識手段８による位置データからＸ、Ｙそれぞれの最大値、最小値を更新する。すなわち、記憶している最大値より大きな値が認識されたときに最大値を更新し、最小値より小さい値が認識されたときに最小値を更新する。
【００２２】
ステップ１３で座標（Ｘ、Ｙ）が開始位置（０，０）に戻ったかどうかを確認し、戻れば終了する。戻っていない場合はステップ１４で前に障害物がないか確認し、無ければステップ１２を繰り返し、前に壁や家具などの障害物があれば前進可能になるまで回転した後にステップ１２に戻って壁沿い走行を続ける。図４は周回モードでの走行例を示した図であり、１２は部屋の壁、１３は家具である。本体１は図４に示す周回開始位置（０，０）から壁沿いの周回走行を開始して壁に沿って部屋の外周を一周したのち、原点（０，０）すなわち、周回開始点に戻ると周回走行を終了する。
【００２３】
次に図５、図６を用いてステップ２の移動１の動作を説明する。図５は移動１動作を示すフローチャートである。ステップ２１で壁沿いに移動を行い、ステップ２２でＸ座標が最大値Ｘｍａｘになったかどうかを確認し、最大でなければステップ２１で壁沿い移動を続ける。ステップ２２で最大になれば終了する。図６は移動１の走行例を示した図である。周回走行の終了位置から移動１を行い、縦走行の開始位置へと移動する。Ｘ座標が最大値Ｘｍａｘになると移動１を終了する。
【００２４】
次に図７、図８を用いてステップ３の縦走行モードの動作を説明する。図７は縦走行モードの動作を示すフローチャートである。ステップ３１で縦走行モードとし、ステップ３２で縦走行モード動作、すなわち周回モード開始時に沿った壁と垂直方向であるＹ方向への往復走行を行い、ステップ３３で行き止まり対応手段１１が「行き止まり」かつ「Ｘ座標が最小値Ｘｍｉｎになったかどうか」を確認し、行き止まりでないか、または、Ｘ座標が最小値Ｘｍｉｎでなければステップ３２で縦方向の往復走行を続ける。ステップ３３で「行き止まり」かつ「Ｘ座標が最小値Ｘｍｉｎ」になれば終了する。
【００２５】
図８は縦走行モードの走行例を示した図である。縦走行の開始位置から縦方向の往復走行を行う。点Ａで行き止まり対応手段１１は「行き止まり」であるが「Ｘ座標が最小値Ｘｍｉｎでない」ため縦走行モードを続行し、部屋の端にあるＢ点では「行き止まり」かつ「Ｘ座標が最小値Ｘｍｉｎ」となるため縦走行を終了する。ここで、行き止まり対応手段１１は壁もしくは障害物のために目標進行方向、すなわち縦走行モードでは横方向、への前進が出来ない状況を「行き止まり」と認識する。このように行き止まり対応手段１１は、行き止まりの場合でも部屋の端まで走行できていない場合には行き止まりを抜け出して走行を続けるよう対応することで、部屋の中央の家具などによって走行が中断されてしまうのを防ぐことができる。
【００２６】
次に図９、図１０を用いてステップ４の移動２の動作を説明する。図９は移動２動作を示すフローチャートである。ステップ４１で壁沿いに移動を行い、ステップ４２でＹ座標が最小値Ｙｍｉｎになったかどうかを確認し、最小でなければステップ４１で壁沿い移動を続ける。ステップ４２で最小になれば終了する。図１０は移動２の走行例を示した図である。縦走行の終了位置から移動２を行い、横走行の開始位置へと移動する。Ｙ座標が最小値Ｙｍｉｎになると移動２を終了する。
【００２７】
次に図１１、図１２を用いてステップ５の横走行モードの動作を説明する。図１１は横走行モードの動作を示すフローチャートである。ステップ５１で横走行モードとし、ステップ５２で横走行モード動作、すなわち周回モード開始時に沿った壁と平行方向であるＸ方向への往復走行を行い、ステップ５３で行き止まり対応手段１１が「行き止まり」かつ「Ｙ座標が最大値Ｘｍａｘになったかどうか」を確認し、行き止まりでないかまたはＹ座標が最大値Ｘｍａｘでなければステップ５２で横方向の往復走行を続ける。ステップ５３でＹ座標が最大値Ｘｍａｘになれば横走行モードを終了する。図１２は横走行モードの走行例を示した図である。横走行の開始位置から横方向の往復走行を行う。点Ｃで行き止まり対応手段１１は「行き止まり」であるが「Ｙ座標が最大値Ｙｍａｘでない」ため縦走行モードを続行し、部屋の端にあるＤ点では「行き止まり」かつ「Ｙ座標が最大値Ｙｍａｘ」となるため縦走行を終了する。
【００２８】
次に図１３、図１４を用いてステップ６の移動３の動作を説明する。図１３は移動３動作を示すフローチャートである。ステップ６１で壁沿いに移動を行い、ステップ６２で（Ｘ、Ｙ）座標が開始位置、即ち原点（０，０）になったかどうかを確認し、原点（０，０）でなければステップ６１で壁沿い移動を続ける。ステップ６２で原点（０，０）になれば終了する。図１４は移動３の走行例を示した図である。横走行の終了位置から移動３を行い、終了位置である走行開始位置へと移動する。（Ｘ、Ｙ）座標が開始位置、即ち原点（０，０）になると移動３を終了する。つまり、走行を開始した位置に戻って動作を停止するわけである。
【００２９】
図１５に周回モード、縦走行モード、横走行モードの全走行軌跡を重ねて表示した図を示す。図１５に示すように、本実施例によると、家具などが複雑な配置で置いてあり行き止まりのある室内などの自動走行時にもガイド手段を用いることなく隈無く自動走行を行うことができる。
【００３０】
また、本実施例のプログラムは、コンピュータを本実施例の自走式機器の一部として機能させるものである。そして、プログラムであるので汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走機器の一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできる。以上述べた動作のプログラムの実施例として、図２、３、５、７、９、１１、１３にプログラムのフローチャートを示すものである。
【００３１】
以上述べたように、本実施例に寄れば家具などが複雑に配置され、行き止まりのある室内などの自動走行時にも、ガイド手段を用いることなく隈無く自動走行を行う自走機器を実現できるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、走行した範囲の大きさを記憶し、記憶した走行範囲の情報等に基づいて走行計画を行うことにより、家具などが複雑な配置に置かれ、行き止まりのある室内などの自動走行時にも、ガイド手段を設けたり部屋の形状と家具配置のマップを入力したりせずに、あらかじめ定めた走行パターンに従って効率よく隈無く自律走行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における自走機器の構成図
【図２】同、動作を示すフローチャート
【図３】同、動作を示す他のフローチャート
【図４】同、走行例を示す図
【図５】同、動作を示す他のフローチャート
【図６】同、走行例を示す図
【図７】同、動作を示す他のフローチャート
【図８】同、走行例を示す図
【図９】同、動作を示す他のフローチャート
【図１０】同、走行例を示す図
【図１１】同、動作を示す他のフローチャート
【図１２】同、走行例を示す図
【図１３】同、動作を示す他のフローチャート
【図１４】同、走行例を示す図
【図１５】同、他の走行例を示す図
【図１６】従来の自走機器の模式図
【図１７】同、自走機器の制御機構を示すブロック図
【符号の説明】
１  本体
２  走行手段
３  走行制御手段
４  モード制御手段
５  自律制御手段
６  障害物認識手段
７  側方測距手段
８  位置認識手段
９  走行範囲記憶手段
１０  走行計画手段
１１  行き止まり対応手段
【図１】
2005025500.tif 000003
【図２】
2005025500.tif 000004
【図３】
2005025500.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
2005025500.tif 000013
【図１２】
2005025500.tif 000014
【図１３】
2005025500.tif 000015
【図１４】
2005025500.tif 000016
【図１５】
2005025500.tif 000017
【図１６】
2005025500.tif 000018
【図１７】
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