(57)【要約】【課題】自走式機器において、指定領域の走行時間から意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを判断すること。【解決手段】自走式機器の走行時間を測定する走行時間測定部１２と、走行時間を蓄積する走行時間蓄積部１３と、前記走行時間蓄積部１３で蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較する異常判断部を１０とを備える構成とした。これにより、比較した時間に規定値以上の差があった場合、意図するアルゴリズム通りの走行を行わなかったものと判断でき、また、その原因としてセンサまたは走行手段に異常が発生したものと推定する、異常検知も可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行手段を有し、特定のアルゴリズムに基づき指定領域を自律走行する自走式機器において、走行時間を測定する走行時間測定部と、前記走行時間測定部において測定された走行時間を蓄積する走行時間蓄積部と、走行終了時に前記走行時間蓄積部に蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較する異常判断部とを備え、前記２つの走行時間の差から意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを判断する自走式機器。
【請求項２】
走行時間蓄積部は複数の指定領域の走行時間を蓄積し、前記複数の指定領域において、意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを判断する請求項１に記載の自走式機器。
【請求項３】
外部入力手段を備え、前記外部入力手段を介して目標となる走行時間を設定可能とし、異常判断部は、今回の走行時間と前記目標として設定した走行時間とを比較し、前記２つの走行時間の差から意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを判断する請求項１または２に記載の自走式機器。
【請求項４】
衝突を検出する衝突検出手段を備え、異常判断部は、前記衝突検出手段において検出された衝突情報と、走行時間蓄積部に蓄積された走行時間とにより、前記衝突検出手段に異常が発生したかどうかを判断する請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項５】
走行姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、異常判断部は、走行手段において検知されたモータの駆動情報と、前記姿勢検出手段において検出された走行姿勢情報と、走行時間蓄積部に蓄積された走行時間とにより、前記走行手段または姿勢検出手段に異常が発生したかどうかを判断する請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項６】
異常判断部は外部報知手段を備え、意図するアルゴリズム通りの走行を行わなかったと判断した場合に、外部に報知する請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項７】
コンピュータを請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式機器の全てもしくは一部として機能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、自走式機器におけるセンサ異常検知技術に利用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車産業分野を中心に、複数のセンサを搭載し、危険を回避したり周辺環境に対応しながら自動走行・自動歩行する機器の開発が発達している。民生機器分野においては、自動走行しながら宅内を掃除する掃除ロボットが提供されている。
【０００３】
このような自走式機器は、機器本体にモータ・車輪等から構成される走行手段の他に障害を検知する超音波センサや姿勢を制御するジャイロセンサ、機器の接触を検知する衝撃センサ等を搭載させ、センサからの収集情報をもとに走行手段を制御し自動走行を実現させている。ここで従来の自走式機器の構成図を図６に示す。図６において、機器本体１には電源２とモータ３と、衝突を検出する超音波センサ４および衝撃センサ５と、姿勢を検知するジャイロセンサ６が接続され、超音波センサ４と衝撃センサ５の情報から機器本体１が障害物に接触することを防ぐ衝突検出手段７と、ジャイロセンサ６の情報から機器本体１の姿勢を検知する姿勢検出手段８と、モータ３の走行を制御する走行手段９と、衝突検出手段７および姿勢検出手段８および走行手段９からの情報をもとに機器本体１の走行異常を判断する異常判断部１０と、異常判断部１０の情報をもとに走行手段９の制御を行う制御部１１から構成される。
【０００４】
従来、この種の自走式機器は、ユーザーの安全性を考慮しセンサを正常に動作させる必要があり、様々な異常検出手段が搭載されている。衝突検出手段７においては超音波センサ４のパルスが正常に発生しているかどうかを検出する手段（例えば、特許文献１参照）を搭載したり、走行手段９においてはモータ９の速度を監視し、規定値以上の速度を算出すると異常と判断する手段（例えば、特許文献２参照）を搭載したりしている。
【特許文献１】特開平８−１６６８２３号公報
【特許文献２】特開平８−２５５０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の手段を用いた場合、センサやモータ等の単体のハード異常を検出することは可能であるが、自走式機器の走行姿勢を制御するジャイロセンサ６等を使用して特定のアルゴリズムに基づき指定領域の自動走行を行う場合において、正常にアルゴリズム通りに走行したかどうかを判断することは困難であるという課題を有していた。つまり、超音波センサ４やモータ９がハード的に正常に動作したとしても超音波センサ４に汚れが付着したり、障害物の衝突により設置角度がズレた場合の異常や、左右のモータの駆動バランスが異常となり、設定したアルゴリズム以外の走行をしたり、蛇行走行しているとしても異常であると検出することは困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、特定のアルゴリズムに基づき指定領域の自律走行を行う自走式機器において、センサが開発者の意図通り正常に動作し、走行に異常があった場合、検知可能な自走式機器を容易に構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式機器は、走行する時間を測定する走行時間測定部と、前記走行時間測定部において測定された走行時間を蓄積する走行時間蓄積部と、前記走行時間蓄積部で蓄積された前回の走行時間を今回の走行手段と比較する異常判断部を備えたものである。
【０００８】
これにより、比較した時間に規定値以上のズレがあった場合、意図するアルゴリズム通りの走行を行わなかったと判断でき、また、その原因としてセンサまたは走行手段に異常が発生したものと推定する、異常検知も可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の自走式機器は、ハードに異常が発生していない場合においても、超音波センサに汚れが付着したり、衝突により設置角度がズレた場合の異常や、左右モータの駆動バランスの異常を検出することが可能となり、意図するアルゴリズム以外の走行を行った場合においても異常を検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、走行手段を有し、特定のアルゴリズムに基づき指定領域を自律走行する自走式機器において、走行時間を測定する走行時間測定部と、前記走行時間測定部において測定された走行時間を蓄積する走行時間蓄積部と、走行終了時に前記走行時間蓄積部に蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較する異常判断部とを備え、前記２つの走行時間の差から意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを判断する自走式機器とした。これにより、走行時間情報から意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを検知することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の走行時間蓄積部は複数の指定領域の走行時間を蓄積し、前記複数の指定領域において、意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを判断する自走式機器とした。これにより、走行時間蓄積部において領域ごとに走行時間を蓄積することが可能であり、複数の領域においても、意図するアルゴリズム通りに走行を行ったたかどうかを検知することができる。
【００１２】
第３の発明は、第１または第２の発明に加えて、外部入力手段を備え、前記外部入力手段を介して目標となる走行時間を設定可能とし、異常判断部は、今回の走行時間と前記目標として設定した走行時間とを比較し、前記２つの走行時間の差から意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを判断する自走式機器とした。これにより、初回走行時や家具の配置の変更等走行領域の住環境が変化した場合においても意図するアルゴリズム通りに走行を行ったかどうかを判断することができる。
【００１３】
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明に加えて、衝突を検出する衝突検出手段を備え、異常判断部は、前記衝突検出手段において検出された衝突情報と、走行時間蓄積部に蓄積された走行時間とにより、前記衝突検出手段に異常が発生したかどうかを判断する自走式機器とした。これにより、衝突検出手段において検出された衝突情報と、走行時間蓄積部に蓄積された走行時間を利用して、衝突検出手段の異常を検知することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明に加えて、走行姿勢を検出する姿勢検出手段を備え、異常判断部は、走行手段において検知されたモータの駆動情報と、前記姿勢検出手段において検出された走行姿勢情報と、走行時間蓄積部に蓄積された走行時間とにより、前記走行手段または姿勢検出手段に異常が発生したかどうかを判断する自走式機器とした。これにより、走行手段において検知されたモータの駆動情報と、姿勢検出手段において検出された走行姿勢情報と、走行時間蓄積部に蓄積された走行時間を利用して、走行手段または姿勢検出手段の異常を検知することができる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明に加えて、異常判断部は外部報知手段を備え、意図するアルゴリズム通りの走行を行わなかったと判断した場合に、外部に報知する自走式機器とした。これにより、検知した異常内容を外部に報知することができる。
【００１６】
第７の発明は、特に、第１〜第６の全てもしくはいずれか１つの発明を機能させるための構成として、コンピュータを全てもしくは一部として機能させるものであり、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の全てもしくは一部を容易に実現することができる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における自走式機器の構成図を示したものである。
【００１９】
図１において、機器本体１は電源２によって駆動し、制御部１１からの指令により走行手段９を制御しモータ３を駆動させることにより走行する自走式機器であり、機器本体１に接続された超音波センサ４と衝撃センサ５の検出情報から機器本体１が障害物に衝突することを検出する衝突検出手段７と、同じく機器本体１に接続されたジャイロセンサ６の検出情報から機器本体１の姿勢を検出する姿勢検出手段８と、機器本体１が特定のアルゴリズムに基づき指定領域を走行した走行時間を測定する走行時間測定部１２と、前記走行時間測定部１２において測定された走行時間を蓄積する走行時間蓄積部１３と、走行終了時に前記走行時間蓄積部１３に蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較する異常判断部１０とから構成される。
【００２０】
以上のように構成された自走式機器について、以下その動作・作用を説明する。
【００２１】
まず、自走式機器が制御部１１からの指令により指定領域の走行を開始した場合、走行時間測定部１２は、走行時間の測定を開始する。自走式機器が指定領域の走行を終了すると、走行時間測定部１２は走行時間の測定を停止し、走行時間蓄積部１３に測定した走行時間を蓄積する。
【００２２】
ここで、異常判断部１０において、前記走行時間蓄積部１３に蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較し、規定値以上の誤差が発生した場合、今回の走行は意図するアルゴリズム通りの走行を行っていないと検知することが可能となる。
【００２３】
以上のように、本実施の形態においては、指定領域の走行時間を測定し、蓄積された走行時間と比較することにより、意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを容易に判断することが可能となる。
【００２４】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態を図１および図２を使用して説明する。図２は図１の異常判定部１０を抽出したものであり、第２の実施の形態においては図１の走行時間蓄積部１３は領域ａの走行時間を蓄積する領域ａ走行時間蓄積部１３ａと領域ｂの走行時間を蓄積する領域ｂ走行時間蓄積部１３ｂと領域ｃの走行時間を蓄積する領域ｃ走行時間蓄積部１３ｃから構成されるものとする。
【００２５】
以上のように構成された自走式機器について、以下その動作・作用を説明する。
【００２６】
まず、自走式機器が制御部１１からの指令により指定領域ａの走行を開始した場合、走行時間測定部１２は、走行時間の測定を開始する。自走式機器が指定領域の走行を終了すると、走行時間測定部１２は走行時間の測定を停止させ、領域ａ走行時間蓄積部１３ａに測定した走行時間を蓄積する。同様に、自走式機器が指定領域ｂまたは指定領域ｃの走行を開始した場合、走行時間測定部１２は、走行時間の測定を開始し、自走式機器が指定領域の走行を終了すると、走行時間測定部１２は走行時間の測定を停止させ、領域ｂ走行時間蓄積部１３ｂまたは領域ｃ走行時間蓄積部１３ｃに測定した走行時間を蓄積する。
【００２７】
次に自走式機器が領域ａの走行を開始した場合、走行時間測定部１２は、走行時間の測定を開始し、自走式機器が領域ａの走行を終了すると、走行時間測定部１２は走行時間の測定を停止させ、領域ａ走行時間蓄積部１３ａに測定した走行時間を蓄積する。
【００２８】
ここで、異常判断部１０において、前記領域ａ走行時間蓄積部１３ａに蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較し、規定値以上の誤差が発生した場合、今回の走行は意図するアルゴリズム通りの走行を行っていないと検知することが可能となる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態においては、複数の指定領域の走行時間を蓄積し、複数の領域において意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを容易に判断することが可能となる。つまり、複数の部屋を自律走行させる場合や、一つの部屋を複数回に分割して自律走行させる場合においても意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを容易に判断することが可能となる。
【００３０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における自走式機器の構成図を示したものである。図３の構成は、図１で示す前記第１の実施の形態に対して、外部入力手段１４を備えた構成である。これによってユーザーは外部入力手段１４を使用して走行時間蓄積部１３に蓄積された走行時間を任意に設定・変更することが可能となる。
【００３１】
例えば、指定領域の初回走行時や家具の配置を変更した場合においては、走行時間蓄積部１３に蓄積された情報は正常な値ではない。この場合、外部入力手段１４を使用して目標となる走行時間を設定・変更可能とし、走行領域の住環境が変化した場合においても意図するアルゴリズム通りの走行を行ったかどうかを容易に判断することが可能となる。
【００３２】
（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施の形態を図１および図４を使用して説明する。ここで、図４は図１の衝突検出手段７を抽出したものであり、衝突検出手段７は超音波センサ４のパルスが正常に送信されているかどうかを検出する超音波センサ異常検知手段１５と、衝撃センサ５で検出した機器本体１の障害物への衝突回数を蓄積する衝突回数蓄積部１６とから構成されるものとする。
【００３３】
以上のように構成された自走式機器について、以下その動作・作用を説明する。
【００３４】
まず、自走式機器が制御部１１からの指令により指定領域の走行を開始した場合、走行時間測定部１２は、走行時間の測定を開始する。超音波センサ異常検出手段１５は自走式機器が走行している間、超音波センサ４が正常に動作していることを監視し、超音波センサ４に異常が発生した場合、異常判断部１０へ通知する。衝突センサ５が自走式機器の障害物への衝突を検知した場合、衝突回数蓄積部１６は衝突回数を蓄積し、異常判断部１０を介して制御部１１へ通知する。自走式機器が指定領域の走行を終了すると、走行時間測定部１２は走行時間の測定を停止させ、走行時間蓄積部１３に測定した走行時間を蓄積する。
【００３５】
ここで、異常判断部１０において、前記走行時間蓄積部１３に蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較し、規定値以上の誤差が発生した場合、センサ異常検知手段１５で検知した超音波センサ４のハード異常情報を確認し、超音波センサ４でハード異常が発生した場合、超音波センサ４のハード異常を検出する。また、超音波センサ４でのハード異常が検出されなかった場合、衝突回数蓄積部１６で自走式機器の障害物への衝突回数を確認し、規定値異常に衝突していた場合は、超音波センサ４に汚れが付着したり、衝突により設置角度がズレた場合の異常と判断することが可能となる。
【００３６】
（実施の形態５）
次に、本発明の第５の実施の形態を図１を使用して説明する。ここで、走行手段９はモータ３を駆動制御する機能と、モータ３が正常に駆動しているかどうかを監視する機能を備えているものとする。
【００３７】
まず、自走式機器が制御部１１からの指令により指定領域の走行を開始した場合、走行時間測定部１２は、走行時間の測定を開始する。姿勢検出手段８はジャイロセンサ６で検出した姿勢情報を蓄積し、補正が必要な場合は異常判断部１０を介して制御部１１へ通知する。走行手段９は、自走式機器が走行している間、モータ３が正常に駆動していることを監視し、モータ３に異常が発生した場合、異常判断部１０へ通知する。自走式機器が指定領域の走行を終了した場合、走行時間測定部１２は走行時間の測定を停止させ、走行時間蓄積部１３に測定した走行時間を蓄積する。
【００３８】
ここで、異常判断部１０において、前記走行時間蓄積部１３に蓄積された前回の走行時間と今回の走行時間を比較し、規定値以上の誤差が発生した場合、姿勢検出手段８に蓄積された姿勢情報と走行手段で検出したモータ９の駆動情報を確認し、モータ９の駆動情報に問題があった場合はモータ９の異常を、モータ９の駆動情報に問題が無く、姿勢検出手段８で補正が規定値の範囲以上の値で発生していた場合はジャイロセンサ６の異常と判断することが可能となる。
【００３９】
（実施の形態６）
次に、本発明の第６の実施の形態を図５を使用して説明する。図５の構成は図３で示す実施の形態３に対して、異常判断部１０で検出した異常内容を外部に報知する外部報知手段１７を備えた構成である。
【００４０】
これによって、自走式機器が意図するアルゴリズム通りの走行を行わなかった場合にユーザーがどのセンサで異常が発生したかを容易に判断することが可能となる。
【００４１】
（実施の形態７）
次に本発明の実施の形態７について図５を用いて説明する。本実施例は、コンピュータを、衝突検出手段７と、姿勢検出手段８と、走行手段９と、異常判断部１０と、制御部１１と、走行時間測定部１２と、走行時間蓄積部１３と、外部入力手段１４と、外部報知手段１７の全てもしくは一部として機能させるためのプログラムとする構成として、コンピュータを全てもしくは一部として機能させるものである。
【００４２】
以上のように本実施例によれば、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の全てもしくは一部を容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように本発明にかかる自走式機器は、センサを利用して自律走行を行う機器の異常検知方法として広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１、形態４および形態５における自走式機器の構成図
【図２】本発明の実施の形態２における異常判断部の構成図
【図３】本発明の実施の形態３における自走式機器の構成図
【図４】本発明の実施の形態４における衝突検出手段の構成図
【図５】本発明の実施の形態６および実施の形態７における自走式機器の構成図
【図６】従来の自走式機器の構成図
【符号の説明】
【００４５】
１  機器本体
２  電源
３  モータ
４  超音波センサ
５  衝撃センサ
６  ジャイロセンサ
７  衝突検出手段
８  姿勢検出手段
９  走行手段
１０  異常判断部
１１  制御部
１２  走行時間測定部
１３  走行時間蓄積部
１３ａ  領域ａ走行時間蓄積部
１３ｂ  領域ｂ走行時間蓄積部
１３ｃ  領域ｃ走行時間蓄積部
１４  外部入力手段
１５  超音波センサ異常検出手段
１６  衝突回数蓄積部
１７  外部報知手段
【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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