(57)【要約】【課題】  従来の自走式機器においては、外部環境はマーキングされたままであり、一度走行すると外部環境を汚すこととなり、再度、同じ外部環境を走行することができないため、人の手によりマークを回収しなければならないという課題を有していた。【解決手段】  磁力切替手段（マーク設置手段）５により設置した走行の一地点を表す磁石（マーク）４を磁力検出手段（マーク検出手段）８で検出し、磁力切替手段（マーク回収手段）５で回収することにより、マーク設置位置に戻ってきたことが把握できると共に、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することも可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行手段と、走行の一地点を表すマークを設置するマーク設置手段と、前記走行手段と前記マーク設置手段を制御する制御手段と、前記マーク設置手段により設置された前記マークを検出するマーク検出手段と、前記マーク検出手段より検出された前記マークを回収するマーク回収手段とを備え、前記マーク設置手段により設置された前記マークが前記マーク検出手段により検出されたとき、前記マークを前記マーク回収手段により回収する自走式機器。
【請求項２】
走行位置を検出する走行位置検出手段と、マーク設置位置記憶手段とを備え、マーク設置手段によりマークが設置されたときに走行位置検出手段による走行位置を前記マーク設置位置記憶手段により記憶する請求項１に記載の自走式機器。
【請求項３】
報知手段を備え、マーク設置位置記憶手段のマーク設置位置と走行位置検出手段の走行位置を報知手段により報知する請求項２に記載の自走式機器。
【請求項４】
走行範囲を記憶する走行範囲記憶手段と走行方向変更判定手段とを備え、走行している時に走行位置検出手段による走行位置とマーク設置位置記憶手段に記憶されたマーク設置位置と前記走行範囲記憶手段に記憶された走行範囲より前記走行方向変更判定手段が走行方向を変更する必要があると判定した時に、走行手段を制御手段で制御することにより走行方向を変更させる請求項２または３に記載の自走式機器。
【請求項５】
走行範囲設定手段を備え、前記走行範囲設定手段により走行範囲記憶手段に記憶する走行範囲を設定する請求項４に記載の自走式機器。
【請求項６】
位置比較手段と、走行位置補正手段を備え、マーク設置手段により設置されたマークがマーク回収手段で回収された時に、前記位置比較手段がマーク設置位置記憶手段により記憶されたマーク設置位置と走行位置検出手段により検出された走行位置の比較を行うことにより位置のずれを検出し、前記位置のずれに基ずいて前記走行位置補正手段により前記走行位置検出手段の走行位置を補正する請求項２から５のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項７】
吸引手段を備え、マーク設置手段により設置されたマークがマーク検出手段で検出された時、前記吸引手段で前記マークを吸引し回収する請求項１から６のいずれかに記載の自走式機器。
【請求項８】
コンピュータを請求項１から７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、人間の介助なしに自立して走行する自走式機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自走式機器は、走行手段と、前記走行手段による走行中に外部環境を認識する外部環境認識手段と、前記外部環境認識手段より行動パターンを決定する行動パターン決定手段と、前記行動パターンを色、形状、配置などにより表すマークと、外部環境に前記マークをマーキングするマーク設置手段と、前記マークを検出するマーク検出手段と、前記マーク検出手段で検出されたマークの色、形状、配置によりマークが設置された時の行動パターンを解析する行動パターン解析手段を備え、前記マーク設置手段で設置された前記マークを前記マーク検出手段で検出し、マークの色、形状、配置を前記マーク解析手段により解析することにより、前記マークを設置したときの行動パターンを認識するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７０３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の自走式機器は外部環境そのものにマーキングするのみで、外部環境はマーキングされたままであるため、一度走行すると外部環境を汚してしまい、再度、同じ外部環境を走行することができないため、人の手によりマークを回収しなければならないという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設置したマークをマーク検出手段で検出しマーク回収手段で回収することにより、マーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することができる自走式機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、走行手段と、走行の一地点を表すマークを設置するマーク設置手段と、前記走行手段と前記マーク設置手段を制御する制御手段と、前記マーク設置手段により設置された前記マークを検出するマーク検出手段と、前記マーク検出手段より検出された前記マークを回収するマーク回収手段とを備え、前記マーク設置手段により設置された前記マークが前記マーク検出手段により検出されたとき、前記マークを前記マーク回収手段により回収する自走式機器とした。
【０００６】
これによって、マーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することができることを目的とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自走式機器は、設置したマークをマーク回収手段で回収することにより、マーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、走行手段と、走行の一地点を表すマークを設置するマーク設置手段と、前記走行手段と前記マーク設置手段を制御する制御手段と、前記マーク設置手段により設置された前記マークを検出するマーク検出手段と、前記マーク検出手段より検出された前記マークを回収するマーク回収手段とを備え、前記マーク設置手段により設置された前記マークが前記マーク検出手段により検出されたとき、前記マークを前記マーク回収手段により回収することにより、マーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することできる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明に走行位置を検出する走行位置検出手段と、マーク設置位置記憶手段とを備え、マーク設置手段によりマークが設置されたときに走行位置検出手段による走行位置を前記マーク設置位置記憶手段により記憶することにより、マーク設置位置付近に戻ってきたときに走行速度を落とすなどすることにより、マークを検出しやすくし、マークを回収しやすくすることができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第２の発明に報知手段を備え、マーク設置位置記憶手段のマーク設置位置と走行位置検出手段の走行位置を報知手段により報知するにより、走行中に人に設置されたマークからどのくらい離れて走行しているかを知らせることができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第２または第３の発明に、走行範囲を記憶する走行範囲記憶手段と走行方向変更判定手段とを備え、走行している時に走行位置検出手段による走行位置とマーク設置位置記憶手段に記憶されたマーク設置位置と前記走行範囲記憶手段に記憶された走行範囲より前記走行方向変更判定手段が走行方向を変更する必要があると判定した時に、走行手段を制御手段で制御することにより走行方向を変更させることにより、マーク設置位置を基準とした走行範囲内を走行することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第４の発明に設定手段を備え、前記設定手段により走行範囲記憶手段の走行範囲を設定することにより、任意の走行範囲内を走行することができる。
【００１３】
第６の発明は、特に、第２〜第５のいずれか１つの発明に、位置比較手段と、走行位置補正手段とを備え、マーク設置手段により設置されたマークがマーク回収手段で回収された時に、前記位置比較手段がマーク設置位置記憶手段により記憶されたマーク設置位置と走行位置検出手段により検出された走行位置の比較を行うことにより位置のずれを検出し、前記位置のずれに基ずいて前記走行位置補正手段により前記走行位置検出手段の走行位置を補正することにより、マーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマーク回収後、走行位置を補正するため再度マークを設置する際に記憶するマーク設置位置を誤差なく記憶して走行することができる。
【００１４】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明に吸引手段を備え、マーク設置手段により設置されたマークがマーク検出手段で検出された時、前記吸引手段で前記マークを吸引し回収することにより、マーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、ゴミを吸引しながらマークを回収することができる。
【００１５】
第８の発明は、コンピュータを第１〜第７のいずれか１つの発明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とする構成として、コンピュータを第１〜７のいずれか１つの発明の自走式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式機器の全てもしくは一部を容易に実現することができる。
【００１６】
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のもではない。
【００１７】
（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ブロック図を示すものである。
【００１８】
図１において本体１は、走行手段である車輪２、車輪２を駆動させるためのモータ３、走行の一地点を表すマークとなる磁石４、マーク設置手段とマーク回収手段で磁力をＯＮ／ＯＦＦすることにより磁石４を設置または回収を行う磁力切替手段５、モータ３と磁力切替手段５を制御する制御手段６、障害物を検出する障害物検出手段である超音波センサ７、マーク検出手段で磁力を検出する磁力検出手段８を備えている。
【００１９】
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、作用をフローチャート２を用いて説明する。
【００２０】
まず、本体１を壁際に設置し、制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＦＦにし、マークとなる磁石４を設置する（ＳＴＥＰ１、ＳＴＥＰ２）。その後、制御手段６によりモータ３を駆動させ走行を開始する（ＳＴＥＰ３）。走行中は、超音波センサ７により壁との距離を測定し、制御手段６でモータ３の回転速度を制御することにより本体１は壁沿いを走行する（ＳＴＥＰ５、ＳＴＰＥ６）。走行中に磁力検出手段８により磁力を検出すると、制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＮにし、マークとなる磁石４を回収し、制御手段６によりモータ３の駆動を停止させ走行を終了する（ＳＴＥＰ７〜ＳＴＥＰ１０）。
【００２１】
尚、本実施の形態では、走行スタート位置にマークとなる磁石４を設置したが、磁石４は走行中に設置してもかまわない。また、本実施の形態では壁沿い走行としたが、任意の走行パターンとしてもかまわない。また、本実施の形態では、走行手段として車輪２を用いたが、複数の脚を用いた脚型行動機構などでもかまわない。また、障害物検知手段として超音波センサ７などを用いたが、測距センサや画像装置などを用いてもかまわない。また、本実施例では磁石４を１つしか設置しなかったが、複数個の磁石４を設置してもかまわない。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においてはマークを検出、回収することによりマーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することできる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における自走式機器のブロック図である。尚、本体１は図１の構成に加えて、走行方向を検出するジャイロセンサ９、走行距離を検出する走行センサ１０、走行方向を検出するジャイロセンサ９と走行距離を検出する走行センサ１０より走行位置を検出する走行位置検出手段１１、マークとなる磁石４を設置した時の走行位置検出手段１１の走行位置を記憶するマーク設置位置記憶手段である磁石設置位置記憶手段１２を備えている。
【００２４】
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。
【００２５】
まず、本体１を壁際に設置し、制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＦＦにし、マークとなる磁石４を設置する。磁石４を設置した際に、走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置（Ｘｍ，Ｙｍ）として記憶する（本実施の形態では座標の単位を１ｃｍ単位とする）。その後、制御手段６によりモータ３を駆動させ走行を開始する。走行中は、超音波センサ７を用いて制御手段６でモータ３の回転速度を制御することにより壁沿いを走行する。走行中にジャイロセンサ９の走行方向と走行センサ１０の走行距離より検出される走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）が磁石設置位置記憶手段１２で記憶した磁石設置位置付近（本実施の形態では±３０ｃｍ）に来たとき、制御手段６によりモータ３の回転速度を遅くする（本実施の形態では１／２）。そして、磁力検出手段８により磁力を検出すると制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＮにし、マークとなる磁石４を回収し、モータ３の駆動を停止させ走行を終了する。
【００２６】
尚、本実施の形態では、走行位置を検出する手段として走行方向を検出するジャイロセンサ９と走行距離を検出する走行センサ１０を用いたがＧＰＳなどを用いて走行位置を検出してもかまわない。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においてはマーク設置位置付近に戻ってきたときに走行速度を落とすことにより、マークが検出しやすくなるため、マークを回収しやすくすることができる。
【００２８】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における自走式機器のブロック図である。尚、本体１は図３の構成に加えて、報知手段であるＬＣＤ１３を備えている。
【００２９】
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。
【００３０】
まず、本体１を壁際に設置し、制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＦＦにし、マークとなる磁石４を設置する。磁石４を設置した際に、走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置（Ｘｍ，Ｙｍ）に記憶する。その後、制御手段６によりモータ３を駆動させ走行を開始する。走行中は、ジャイロセンサ９の走行方向と走行センサ１０の走行距離より検出される走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）と磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置（Ｘｍ，Ｙｍ）＝（０，０）をＬＣＤ１３により表示出力しながら、超音波センサ７を用いて制御手段６でモータ３の回転速度を制御することにより壁沿いを走行する。走行中に磁力検出手段８により磁力を検出すると制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＮにし、マークとなる磁石４を回収し、制御手段６によりモータ３の駆動を停止させ走行を終了する。
【００３１】
尚、本実施の形態では走行位置検出手段１１の走行位置と磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置を表示しているが、走行位置と磁石設置位置の距離の差を表示してもかまわない。また、本実施の形態では報知手段としてＬＣＤ１３を用いたが、音声などを用いてもよい。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においては設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行できるとともに、走行中には設置されたマークからどのくらい離れて走行しているかを知ることができる。
【００３３】
（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態における自走式機器のブロック図である。尚、本体１は図４の構成に加えて、走行範囲を記憶する走行範囲記憶手段１４、走行方向変更を判定する走行方向変更判定手段１５を備えている。
【００３４】
以上のように構成された自走式機器について、以下の動作、作用を説明する。
【００３５】
まず、本体１を位置に設置し、制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＦＦにし、マークとなる磁石４を設置する。磁石４を設置した際に、走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置（Ｘｍ，Ｙｍ）に記憶する。その後、制御手段６によりモータ３を駆動させ前進させる。走行中は、超音波センサ７により障害物を検出するか、走行方向変更判定手段１５で走行位置検出手段１１の走行位置と磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置よりあらかじめ設定された走行範囲記憶手段の走行範囲（Ｘｒ，Ｙｒ）を越えことにより（本実施の形態ではＸ＞＝ＸｒもしくはＹ＞＝Ｙｒ）走行方向の変更が必要であると判定した場合、制御手段６によりモータ３の駆動を停止させ走行を一時停止させる。一時停止後は、制御手段６によりモータ３を制御し２つの車輪の回転方向と回転速度を変えることにより任意の方向（本実施の形態では、９０°＋０°〜９０°の乱数）へ走行方向を変え、走行方向の変更が終了後、再び前進走行を行う。走行中に磁力検出手段８により磁力を検出すると制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＮにし、マークとなる磁石４を回収し、制御手段６によりモータ３の駆動を停止させ走行を終了させる。
【００３６】
尚、本実施の形態では、走行範囲を磁石設置位置Ｘ＞＝ＸｒもしくはＹ＞＝Ｙｒとしたが範囲を持たせてもかまわない。
【００３７】
以上のように、本実施の形態においてはマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することができるとともに、走行中はマーク設置位置を基準とした走行範囲内を走行することができる。
【００３８】
（実施の形態５）
図６は、本発明の第５の実施の形態における自走式機器のブロック図である。尚、本体１は図５の構成に加えて、走行範囲設定手段を備えている。
【００３９】
以上のように構成された自走式機器について、以下の動作、作用を説明する。
【００４０】
まず、本体１を設置する。本体１を設置後、走行範囲設定手段でレベル大、中、小（本実施の形態では磁石設置位置記憶手段に記憶された磁石設置位置から大はＸｒ＝Ｙｒ＝３００ｃｍ、中はＸｒ＝Ｙｒ＝２００ｃｍ、小はＸｒ＝Ｙｒ＝１００ｃｍ）という走行範囲から大を選択し、その走行範囲を走行範囲記憶手段に記憶させる。その後、制御手段６によりモータ３を駆動させ走行を開始させる。走行開始から磁石４を回収し、走行を終了するまでの動作は実施の形態４と同様である。
【００４１】
尚、本実施の形態では、走行範囲を大、中、小というレベルにしたが、レベルは任意の数としてもかまわない。また走行範囲をレベルで設定したが、走行範囲を数値で設定してもかまわない。
【００４２】
以上のように、走行範囲設定手段により走行範囲記憶手段の走行範囲を設定することができることにより、任意の走行範囲内を走行することができる。
【００４３】
（実施の形態６）
図７は、本発明の第６の実施の形態における自走式機器のブロック図である。尚、本体１は図６の構成に加えて、走行位置検出手段１１の走行位置と磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置を比較する位置比較手段１７、位置比較手段１７の結果より走行位置検出手段１１の走行位置を補正する走行位置補正手段１８を備えている。
【００４４】
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。
【００４５】
まず、本体１を壁際に設置し、制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＦＦにし、マークとなる磁石４を設置する。磁石４を設置した際に、走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置（Ｘｍ，Ｙｍ）に記憶する。その後、制御手段６によりモータ３を駆動させ走行を開始する。走行中は、ジャイロセンサ９の走行方向と走行センサ１０の走行距離より検出される走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）と磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置（Ｘｍ，Ｙｍ）＝（０，０）をＬＣＤ１３により表示出力しながら超音波センサ７を用いて制御手段６でモータ３の回転速度を制御することにより壁沿いを走行する。走行中に磁力検出手段８により磁力を検出すると制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＮにし、マークとなる磁石４を回収し、制御手段６によりモータ３の駆動を停止させ走行を終了する。停止後、位置比較手段１７により走行位置検出手段１１の走行位置（Ｘ，Ｙ）と磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置（Ｘｍ，Ｙｍ）が一致しなかった場合、走行位置補正手段１８により磁石設置位置記憶手段１２の磁石設置位置を走行位置検出手段１１の走行位置とする。
【００４６】
尚、本実施の形態では、走行スタート位置にマークとなる磁石４を設置したが、磁石４は走行中に設置してもかまわない。
【００４７】
以上のように、本実施の形態においてはマークを検出することによりマーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、設置したマークを人の手を介さずに回収することができるため、外部環境を汚さず、またマークを回収後に走行位置を補正するため再度マークを設置する際に記憶するマーク設置位置を誤差なく記憶して走行することができる。
【００４８】
（実施の形態７）
図８は、本発明の第７の実施の形態における自走式機器のブロック図である。尚、本体１は図７の構成に加えて、吸引手段１９を備えている。
【００４９】
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。
【００５０】
まず、本体１を壁際に設置し、制御手段６により磁力切替手段５の磁力をＯＦＦにし、マークとなる磁石４を設置する。その後、制御手段６により吸引手段１９とモータ３を駆動させ走行を開始する。走行中は、吸引手段１９でゴミを吸引しながら、超音波センサ７を用いて制御手段６でモータ３の回転速度を制御することにより壁沿いを走行する。走行中に磁力検出手段８により磁力を検出し元の位置に戻ってきたことを検出すると、吸引手段１９により磁石４を吸引し、制御手段６によりモータを停止させ走行を終了する。
【００５１】
尚、本実施の形態では本体１を設置後に制御手段６により吸引手段１９を駆動させたが、磁石４を検出前ならばいつでも吸引手段１９を駆動させてもかまわない。
【００５２】
以上のように、本実施例の形態においてマークを検出することによりマーク設置位置に戻ってきたことがわかるとともに、ゴミを吸引しながらマークを回収することができる。
【００５３】
（実施例の形態８）
本発明の第８の実施の形態の自走式機器の図１を用いて説明する。
【００５４】
本発明の実施の形態は、コンピュータをコンピュータを制御手段６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。
【００５５】
以上のように、本実施の形態において汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走式機器の全てもしくは一部を用意に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように本発明にかかる自走式機器及びプログラムは、設置したマークを人の手を介さずに回収することができ、外部環境を汚さず、またマークを再度設置して走行することが可能となるので、自走式機器に掃除機能がついた自走式掃除機などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における自走式機器のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における自走式機器のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２における自走式機器のブロック図
【図４】本発明の実施の形態３における自走式機器のブロック図
【図５】本発明の実施の形態４における自走式機器のブロック図
【図６】本発明の実施の形態５における自走式機器のブロック図
【図７】本発明の実施の形態６における自走式機器のブロック図
【図８】本発明の実施の形態７における自走式機器のブロック図
【符号の説明】
【００５８】
２  車輪（走行手段）
４  磁石（マーク）
５  磁力切替手段（マーク設置手段、マーク回収手段）
６  制御手段
７  超音波センサ（障害物検出手段）
８  磁力検出手段（マーク検出手段）
１１  走行位置検出手段
１２  磁石設置位置記憶手段（マーク設置位置記憶手段）
１３  ＬＣＤ（報知手段）
１４  走行範囲記憶手段
１５  走行方向変更判定手段
１６  走行範囲設定手段
１７  位置比較手段
１８  走行位置補正手段
１９  吸引手段
【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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【図７】
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【図８】
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