(57)【要約】【課題】住居内における各部屋の全領域部分の地図情報を自動生成して、その後行うべき所定の作業の効率化を図る。【解決手段】自走式ロボット１は、住居１２内の壁１４の内壁面から所定の間隔を空けて形成される仮想面１１に沿ってロボット本体１５を繰り返し周回させつつ１周回毎に該仮想面１１を内側にシフトさせるようにして該ロボット本体１５を自走させる。さらに、このロボット本体１５が自走した住居１２内の走行ルートＲ1、Ｒ2…に基づいて壁１４の位置及び壁１４から離間する部屋の中央部分にある障害物５６の位置を取得して住居１２内の全領域の地図情報を生成する。【選択図】図５
2005339408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の領域を包囲する壁の内壁面から所定の間隔を空けて形成される仮想面に沿ってロボット本体を繰り返し周回させつつ１周回毎に該仮想面を内側にシフトさせるようにして該ロボット本体を自走させるロボット自走手段と、
前記ロボット自走手段により前記特定の領域内を自走した前記ロボット本体の走行ルートを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段の記憶内容に基づいて、前記壁の位置及び前記走行ルート上にある障害物の位置を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得された位置情報に基づいて、前記特定の領域内の地図情報を生成する地図情報生成手段と
を具備することを特徴とする自走式ロボット。
【請求項２】
前記ロボット自走手段は、
前記ロボット本体の自走方向の前方又は側方に位置する壁を含む障害物を検出する検出手段と、
前記検出手段により、前記壁から離間する障害物が前記走行ルート上で検出された場合、前記ロボット本体がこの障害物を周回するように前記ロボット自走手段を制御する走行ルート変更手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の自走式ロボット。
【請求項３】
前記位置情報取得手段は、
前記検出手段により、前記走行ルート上で前記ロボット本体における前記壁側と相対する方向に障害物が検出された場合、この障害物の検出が継続されている期間中、この障害物と前記ロボット本体との離間距離の計測を行う距離計測手段をさらに具備することを特徴とする請求項２記載の自走式ロボット。
【請求項４】
前記地図情報生成手段により生成された前記地図情報には、前記ロボット本体の前記仮想面に沿った周回を開始させる所定の基準位置、及びこの周回走行で得られた前記走行ルートが少なくとも記憶され、
さらに、前記地図情報を参照しつつ前記ロボット本体を自走させる地図走行実行手段と、
前記地図走行実行手段により自走を行うロボット本体の前記地図情報上における前記基準位置からの相対的な位置を取得する第１のロボット位置取得手段と、
前記検出手段により検出される前記壁の位置に基づいて、前記特定の領域上の基準位置からの相対的なロボットの位置を取得する第２のロボット位置取得手段と、
前記第１及び第２のロボット位置取得手段により各々取得されたロボットの位置を比較する位置情報比較手段と、
前記位置情報比較手段による比較結果が不一致であった場合、前記ロボット自走手段による前記仮想面に沿った前記ロボット本体の周回走行を再開させる周回走行再開手段と、
前記周回走行再開手段により前記特定の領域内を新たに自走して得られた前記ロボット本体の走行ルートと、前記地図情報として記憶されている走行ルートとをパターン照合するパターン照合手段と、
前記パターン照合手段による前記パターン照合で一致が得られた場合、前記ロボット本体の自己位置同定を行う自己位置同定手段と
を具備することを特徴とする請求項２記載の自走式ロボット。
【請求項５】
前記特定の領域上に設けられた前記基準位置は、前記ロボット自走手段により定められる前記仮想面に沿った位置にあることを特徴とする請求項４記載の自走式ロボット。
【請求項６】
特定の領域を包囲する壁の内壁面から所定の間隔を空けて形成される仮想面に沿ってロボット本体を繰り返し周回させつつ該仮想面を１周回毎に内側にシフトさせるようにして該ロボット本体を自走させるステップと、
前記特定の領域内を自走させた前記ロボット本体の走行ルートを記憶装置に記憶するステップと、
前記記憶装置の記憶内容に基づいて、前記壁の位置及び前記走行ルート上にある障害物の位置を取得するステップと、
前記取得された位置情報に基づいて、前記特定の領域内の地図情報を生成するステップと
を有することを特徴とする自走式ロボットの制御方法。
【請求項７】
前記ロボット本体の自走方向の前方又は側方に位置する壁を含む障害物を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにより、前記壁から離間する障害物が前記走行ルート上で検出された場合、前記ロボット本体がこの障害物を周回するように該ロボットの走行ルートを変更するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項６記載の自走式ロボットの制御方法。
【請求項８】
前記検出ステップにより、前記走行ルート上で前記ロボット本体における前記壁側と相対する方向に障害物が検出された場合、この障害物の検出が継続されている期間中、この障害物と前記ロボット本体との離間距離の計測を行うステップをさらに有することを特徴とする請求項７記載の自走式ロボットの制御方法。
【請求項９】
前記地図情報には、前記ロボット本体の前記仮想面に沿った周回を開始させる所定の基準位置、及びこの周回走行で得られた前記走行ルートが少なくとも記憶され、
さらに、前記地図情報を参照しつつ前記ロボット本体を自走させるステップと、
前記自走を行うロボット本体の前記地図情報上の前記基準位置からの相対的な位置を取得する第１のロボット位置取得ステップと、
前記検出ステップで検出される前記壁の位置に基づいて、前記特定の領域上の基準位置からの相対的なロボットの位置を取得する第２のロボット位置取得ステップと、
前記第１及び第２のロボット位置取得ステップにより各々取得されたロボットの位置を比較照合するステップと、
前記比較照合結果が不一致であった場合、前記仮想面に沿った前記ロボット本体の周回走行を再開させるステップと、
前記特定の領域内を新たに周回走行させて得られた前記ロボット本体の走行ルートと、前記地図情報として記憶されている走行ルートとをパターン照合するステップと、
前記パターン照合で一致が得られた場合、前記ロボット本体の自己位置同定を行う自己位置同定手段と
を具備することを特徴とする請求項７記載の自走式ロボットの制御方法。
【請求項１０】
前記特定の領域上に設けられた前記基準位置は、前記仮想面に沿った位置にあることを特徴とする請求項９記載の自走式ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般の住宅、会社及び公共施設等の屋内環境において使用可能な自走式ロボット及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット本体の底部に駆動輪やクリーナの吸引口を備え、一般の住宅、会社及び公共施設等の屋内環境において、自律走行しながら清掃作業を行う自律走行ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記した自律走行ロボットでは、例えば部屋の内壁に沿ってロボット本体を一周させ、その一周した際の走行経路から決定される清掃領域を複数に分割する。さらに、このロボットでは、分割された清掃領域に対応させた走行計画を立案し、この走行計画に基づいて例えばジグザグ走行しながら複数の分割領域の清掃を順次行うものである。したがって、この自律走行ロボットでは、清掃すべき領域が複雑な形状であっても未清掃領域を発生させることのない清掃作業を実現する。
【特許文献１】特開２００３−３４５４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した自律走行ロボットは、実際の作業中、すなわち清掃作業中に例えば壁から離間して置かれた障害物を検出した場合、この清掃作業中にはじめて、この障害物の存在を認識する。したがって、この自律走行ロボットでは、新たな障害物の存在を認識したこの時点で上記走行計画等を再設定する必要が生じ、これにより作業効率の面で課題を抱えていると言える。
【０００５】
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、特定の領域内における全ての領域部分の地図情報を自動生成して、例えばその後行うべき所定の作業の作業効率を高めることができる自走式ロボット及びその制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る自走式ロボットは、特定の領域を包囲する壁の内壁面から所定の間隔を空けて形成される仮想面に沿ってロボット本体を繰り返し周回させつつ１周回毎に該仮想面を内側にシフトさせるようにして該ロボット本体を自走させるロボット自走手段と、前記ロボット自走手段により前記特定の領域内を自走した前記ロボット本体の走行ルートを記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容に基づいて、前記壁の位置及び前記走行ルート上にある障害物の位置を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段により取得された位置情報に基づいて、前記特定の領域内の地図情報を生成する地図情報生成手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の自走式ロボットは、前記ロボット自走手段が、前記ロボット本体の自走方向の前方又は側方に位置する壁を含む障害物を検出する検出手段と、前記検出手段により、前記壁から離間する障害物が前記走行ルート上で検出された場合、前記ロボット本体がこの障害物を周回するように前記ロボット自走手段を制御する走行ルート変更手段とをさらに具備することを特徴とする。
すなわち、これらの発明によれば、特定の領域内における周囲の地図情報を得ることにのみならず、特定の領域内における全ての領域部分の地図情報を自動生成するので、この特定領域内の例えば中央部分に障害物等が置かれていることを予め把握できるので、例えば、その後行うべき所定の作業の作業効率を向上させることができる。
【０００８】
さらに、本発明の自走式ロボットは、前記位置情報取得手段が、前記検出手段により、前記走行ルート上で前記ロボット本体における前記壁側と相対する方向に障害物が検出された場合、この障害物の検出が継続されている期間中、この障害物と前記ロボット本体との離間距離の計測を行う距離計測手段をさらに具備することを特徴とする。
つまり、この発明によれば、壁から離間する障害物の位置情報を効率良く取得できるので、地図情報の生成を迅速に行うことができる。
【０００９】
また、本発明の自走式ロボットは、前記地図情報生成手段により生成された前記地図情報には、前記ロボット本体の前記仮想面に沿った周回を開始させる所定の基準位置、及びこの周回走行で得られた前記走行ルートが少なくとも記憶され、さらに、前記地図情報を参照しつつ前記ロボット本体を自走させる地図走行実行手段と、前記地図走行実行手段により自走を行うロボット本体の前記地図情報上における前記基準位置からの相対的な位置を取得する第１のロボット位置取得手段と、前記検出手段により検出される前記壁の位置に基づいて、前記特定の領域上の基準位置からの相対的なロボットの位置を取得する第２のロボット位置取得手段と、前記第１及び第２のロボット位置取得手段により各々取得されたロボットの位置を比較する位置情報比較手段と、前記位置情報比較手段による比較結果が不一致であった場合、前記ロボット自走手段による前記仮想面に沿った前記ロボット本体の周回走行を再開させる周回走行再開手段と、前記周回走行再開手段により前記特定の領域内を新たに自走して得られた前記ロボット本体の走行ルートと、前記地図情報として記憶されている走行ルートとをパターン照合するパターン照合手段と、前記パターン照合手段による前記パターン照合で一致が得られた場合、前記ロボット本体の自己位置同定を行う自己位置同定手段とを具備することを特徴とする。
すなわち、この発明によれば、自動生成された地図情報に基づいて特定領域内を自走中にロボット本体の自己位置の認識ができなくなった場合でも、自動的に自己位置同定を行うことができる。これにより、当該特定領域内において例えばロボット本体の位置情報を得るための補助手段であるマーカを設置すること等が不要となる。
【００１０】
さらに、本発明の自走式ロボットでは、前記特定の領域上に設けられた前記基準位置は、前記ロボット自走手段により定められる前記仮想面に沿った位置にあることを特徴とする。これにより、上記のようにして、自己位置同定ができなかった場合でも、ロボット本体が仮想面に沿った周回走行を継続するうちに、ロボット本体の位置情報を得られる基準位置に帰還することができる。
【００１１】
さらに、本発明の自走式ロボットの制御方法は、特定の領域を包囲する壁の内壁面から所定の間隔を空けて形成される仮想面に沿ってロボット本体を繰り返し周回させつつ該仮想面を１周回毎に内側にシフトさせるようにして該ロボット本体を自走させるステップと、前記特定の領域内を自走させた前記ロボット本体の走行ルートを記憶装置に記憶するステップと、前記記憶装置の記憶内容に基づいて、前記壁の位置及び前記走行ルート上にある障害物の位置を取得するステップと、前記取得された位置情報に基づいて、前記特定の領域内の地図情報を生成するステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の自走式ロボットの制御方法は、前記ロボット本体の自走方向の前方又は側方に位置する壁を含む障害物を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより、前記壁から離間する障害物が前記走行ルート上で検出された場合、前記ロボット本体がこの障害物を周回するように該ロボットの走行ルートを変更するステップとをさらに有することを特徴とする。
さらに、本発明の自走式ロボットの制御方法は、前記検出ステップにより、前記走行ルート上で前記ロボット本体における前記壁側と相対する方向に障害物が検出された場合、この障害物の検出が継続されている期間中、この障害物と前記ロボット本体との離間距離の計測を行うステップをさらに有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の自走式ロボットの制御方法は、前記地図情報には、前記ロボット本体の前記仮想面に沿った周回を開始させる所定の基準位置、及びこの周回走行で得られた前記走行ルートが少なくとも記憶され、さらに、前記地図情報を参照しつつ前記ロボット本体を自走させるステップと、前記自走を行うロボット本体の前記地図情報上の前記基準位置からの相対的な位置を取得する第１のロボット位置取得ステップと、前記検出ステップで検出される前記壁の位置に基づいて、前記特定の領域上の基準位置からの相対的なロボットの位置を取得する第２のロボット位置取得ステップと、前記第１及び第２のロボット位置取得ステップにより各々取得されたロボットの位置を比較照合するステップと、前記比較照合結果が不一致であった場合、前記仮想面に沿った前記ロボット本体の周回走行を再開させるステップと、前記特定の領域内を新たに周回走行させて得られた前記ロボット本体の走行ルートと、前記地図情報として記憶されている走行ルートとをパターン照合するステップと、前記パターン照合で一致が得られた場合、前記ロボット本体の自己位置同定を行う自己位置同定手段とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明の自走式ロボットの制御方法は、前記特定の領域上に設けられた前記基準位置が、前記仮想面に沿った位置にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、特定の領域内における全ての領域部分の地図情報を予め自動生成することでき、例えばその後行うべき所定の作業の作業効率を高めることが可能な自走式ロボット及びその制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る自走式ロボットの外観を示す斜視図、図２は、この自走式ロボットの構成を機能的に示すブロック図、図３は、この自走式ロボットによる住居内の地図生成動作（１巡回目）を説明するための平面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る自走式（自律走行式）ロボット１は、主に、自身の外郭を形成する筐体（ロボット本体）１５と、後に詳述する地図データに基づいて、この筐体１５を含むロボット本体の自律的な移動を行う（走行させる）ための移動機構（車輪）１６と、移動機構（車輪）１６の駆動源となるバッテリ１７と、室内の壁や室内に置かれている物品までの距離を測定するための複数の距離センサ１８と、室内の巡回中に走行経路にあらわれる凹部を検知するための複数の落下防止センサ１９等とを備えている。
【００１７】
上記距離センサ１８は、非接触方式のセンサである例えば超音波センサやレーザ距離センサ等であって、図１に示すように、ロボット１の自走方向である自身の前方（後述するスピーカ２０の取付方向）と両側部（左右）とに少なくとも１つずつ配置されている。落下防止センサ１９は、例えばフォトセンサ等の非接触方式のセンサ等であって、ロボット１の両側部（左右）と前方に少なくとも１つずつ配置されている。ここで、ロボット１は、外部から電源を供給するための配線を持たず、上記バッテリ１７で動作する。つまり、ロボット１は、住居１２内の所定の基準位置に設置された充電ステーション（図示せず）へ定期的に戻り、このステーションの充電用の電極に対し、自身のバッテリ１７を接触させることで、自動充電を行うように構成されている。
【００１８】
さらに、ロボット１は、図１及び図２に示すように、筐体１５の外側部分に、カメラ部２１と、ディスプレイ（ＬＣＤ）２２を備える表示部２３と、操作ボタン２４と、マイク２５と、スピーカ２０と、通信アンテナ２６を含む通信部２７とを備え、筐体１５の内部に、画像処理部２８と、人物認証部２９と、音声認識部３０と、移動制御部３１と、記憶部３２と、これらのハードウェアを統括的に制御する統括制御部３３とを備える。
【００１９】
カメラ部２１は、ロボット１の周囲の状況を捕捉する。画像処理部２８は、カメラ部２１によって捕捉された映像を画像処理してデジタル画像に変換する。ここで、本実施形態においては、住居１２に居住する複数の居住者が、ユーザに該当する。つまり、記憶部３２には、住居１２に居住する複数のユーザの顔画像が顔辞書として予め登録されている。したがって、人物認証部２９は、統括制御部３３の制御下で、顔辞書内のユーザの顔画像と、カメラ部２１及び画像処理部２８を通じて撮像された顔画像とを比較照合することで、複数のユーザの中から、１人のユーザを判別（特定）し、ユーザの人物認証を行う。無論、撮像された顔画像が顔辞書にない場合には、非ユーザ（非居住者）として判断される。
【００２０】
移動制御部３１は、移動機構（車輪）１６の駆動を制御する。また、移動制御部３１は、移動機構（車輪）１６によるロボット１の変位量（車輪回転数）や、ロボット本体に内蔵されたジャイロより得られるデータに基づいて、基準位置（充電ステーションの位置）Ｓtに対してのロボット１の現在位置（自己位置）を取得するための情報を生成する。表示部２３は、ユーザに対する可視的なガイダンス情報として画像やメッセージをディスプレイ２２に表示する。スピーカ２０は、ユーザに対し音声によるメッセージや報知音等を出力する。操作ボタン２４は、スピーカ２０や表示部２３より出力される情報に基づいて、ユーザがキー操作により情報を入力するための操作部である。通信部２７は、例えばネットワークを通じて接続された他の電子機器との間で情報のやり取りを行うために設けられている。マイク２５は、ロボット１の周囲の音や人物の発する声を集音する。音声認識部３０は、マイク２５により集音された人物の声を音声認識する。
【００２１】
記憶部３２には、上述した人物認証のための顔辞書の他、地図情報（本実施形態ではこの地図情報の自走生成方法を例示）３５と、この地図情報３５を生成するための自走式ロボット１本体の走行の決まりを記憶する走行ルール３４とが主に記憶されている。ここで、後に詳述する地図情報３５には、窓５１等を複数備える住居（特定の領域）１２内のリビング５２、ダイニングキッチン５３、子供部屋５４、寝室５５等の各部屋の壁１４の位置、部屋間の出入口、家具の位置等を上記基準位置からの座標位置（Ｘ，Ｙ座標）で示す位置情報が主に記憶されている。
【００２２】
また、自走式ロボット１は、住宅、会社事務所、及び公共施設等の屋内環境において、所定の作業、つまり、画像の変化や、音の変化を検知することにより侵入者を見つけ威嚇、通報したり、屋内の火、煙の発生を見つけ通報するような防犯、防災用途等に例えば用いられる。したがって、自走式ロボット１は、住居１２内で自立的な移動を行うために上記地図情報３５が必要になり、この地図情報３５の自動生成機能を有する。
【００２３】
次に、自走式ロボット１による住居１２内の１巡回目の地図生成動作を上記走行ルール３４の説明も兼ねて上記図３の住居１２内の平面図、及び図４のフローチャートに基づき詳述する。ここで、図４は、主に統括制御部３３が行う処理を示すものである。
すなわち、自走式ロボット１が、基準位置（充電ステーション）Ｓtを出発した時点から走行ルール３４に従ったロボット本体（筐体）１５の移動制御が開始される（Ｓ１）。ロボット本体（筐体）１５の左側の距離センサ１８により壁１４の左側面までの距離を測り、その距離が一定になるように保ちながら左側壁面に沿って走行する。ここで、左側面に壁１４が無く下面が凹状態になっている場合には（Ｓ２）、落下防止センサ１９により下面凹部の段差境界線を検知しながら、境界線に沿って走行し（Ｓ３）、凹部領域を通過する（Ｓ４）。
【００２４】
また、走行途中で、前方が突当りになっている場合（Ｓ５）、前方の距離センサ１８により検知し、ある一定の距離になった位置で、右方向へ旋回を開始し（Ｓ６）、前方に突当りがなくなったことが検出されると右旋回が停止する（Ｓ７）。つまり、部屋の角位置の場合は約９０度の右旋回になるが、その場所の状況に合わせて旋回角度は調整される。
【００２５】
さらに、壁１４の内壁面に対しロボット本体１５の左側面が沿うように走行している途中で、壁１４からのこの左側面までの距離が範囲外に変化した場合（急激に大きくなった場合や計測不能になった場合）（Ｓ８）、左方向への旋回を開始する（Ｓ９）。この際、左側の下面が凹状態でないことを落下防止センサ１９で確認しながら旋回する。左旋回の角度は、部屋の状況により様々であるが、左側の壁端に沿って円弧を描きながら旋回を行う。最大旋回角度は１８０度になる。壁１４からのロボット本体１５の左側面までの距離が範囲内となったら左旋回が停止する（Ｓ１０）。ここで、統括制御部３３は、このような１巡回の走行ルートＲ1上の各ポイント、つまり停止した位置や旋回位置等で、走行データ（基準位置からの走行距離、ロボット本体のジャイロデータによる向き［角度］）、及びカメラ部による捕捉画像を記憶部３２に記録して行く。さらに、この後、左側の壁面までの距離を一定に保ちながら走行が継続され、スタートした基準位置Ｓtへ戻ると走行データの収集が終了し、走行を停止させる。その後、収集した走行データを基に地図データの形に編集して、まず住居１２内の周囲の地図情報が生成される。
【００２６】
次に、自走式ロボット１による住居１２内の２巡回目及びそれ以降の（３〜）巡回目の地図生成動作を図５の住居１２内の平面図、及び図６の主に統括制御部３３が行う処理を示すフローチャートに基づき説明を行う。
上記図３に示した地図の生成により、住居１２内の周囲の地図情報は生成できるが、壁１４から離れた位置にある物（家具やベッド等）の位置データ情報が不足している。それらの位置データを得るため、以下の方法により地図生成を実施する。走行ルール３４に従う上記１巡回目の走行により周囲地図データを生成した後、２巡回目以降の走行を継続し、地図生成を続行する。
【００２７】
２巡回目以降では、まず巡回回数が取得され（Ｓ２１）、ロボット本体１５の左の壁１４までの離間距離が設定される（Ｓ２２）。つまり、自走式ロボット１の自走（走行）制御は、住居１２の各部屋を包囲する壁（住居１２自体の外郭を形成する壁、及び出入口を有する各部屋の隔壁を含む）１４の内壁面から所定の間隔を空けて形成される仮想面１１に沿ってロボット本体１５を繰り返し周回させつつ１周回毎に該仮想面１１を内側にシフトさせるようにして該ロボット本体を自走させるようにして行われる。
上記離間距離の設定後、自走式ロボット１は、基準位置Ｓtをスタートして（Ｓ２３）、さらに走行ルール３４に従い走行し（Ｓ２４）、２巡回の走行ルートＲ2上の各ポイント、つまり停止した位置や旋回位置等で、走行データ（基準位置からの走行距離、ロボット本体のジャイロデータによる向き［角度］）、及びカメラ部による捕捉画像を記憶部３２に記録して行く。
【００２８】
ここで、１巡回目の走行と異なる点について説明する。
走行ルール３４に従い走行するものの、左側面、前方までの距離を１巡回目より長く保ちながら走行する（周回走行の基準となる前記仮想面を一巡回目よりも内側にシフトさせた状態で自走する）。ここで、２巡回目において、壁までの保つ距離は、１巡回目で保った距離に、ロボットの横幅を加算した距離以下にする。これにより、走行範囲の漏れをなくすことができる。
【００２９】
１巡回目と異なる位置で、前方に突当りを検知した場合は（Ｓ２５）、障害物（家具等の物品）５６があると判断でき（Ｓ２６）一旦停止する。ここからは、左側面までの距離は１巡回目と同じ距離に保ちながら走行ルール３４に従い、障害物５６の周囲を走行し（Ｓ２７）、周回が完了した後（Ｓ２８）、走行データ（主にロボット本体１５が障害物５６を周回した走行ルート）を記録する。障害物を１周回したことは、ロボット本体１５の向きが３６０度回転したことと、走行距離の積算から元の場所に戻ったことで判断する。障害物の回りを周回完了した後、障害物５６を避けながら、２巡回目の上記離間距離を再設定し同様の走行を続ける（Ｓ２９）。
【００３０】
このような走行方法により、住居１２内の各部屋を走行し、スタートした基準位置へ戻ると（Ｓ３０）、走行ルートＲ2の走行軌跡を含む走行データの収集は終了し、基準位置で走行を停止する。この後、収集したデータを基に、１巡回目で生成した地図データへ追加編集を行い、２巡回目の自動地図生成が完了となる。さらに、左側面、前方までの距離を長く保ちながら（前記仮想面１１を１、２巡回目よりも順次内側にシフトさせて行き）上記した巡回走行を順次繰り返す。ここで、巡回回数は、左側面、前方までの保つ距離が、最も広い部屋の長手方向の長さに対し充分な距離になった時点で、住居１２内の全域をカバーしたと判断できるため、その巡回で地図情報３５の生成は完了となる（Ｓ３１）。なお、小さい部屋や狭い通路は、左側面及び前方までの距離を長く保つと走行できなくなるため、各場所の周囲壁面間（縦、横）の距離の半分の距離を最大とし、調整しながら走行する。
【００３１】
このような自走式ロボット１の巡回走行により、住居１２内における各部屋の周囲の地図情報を得ることにのみならず、住居１２内の各部屋の全領域部分の地図情報を自動生成するので、この壁１４から離間した部屋の例えば中央部分に障害物５６等が置かれていることを予め把握できるので、その後行うべき例えば防犯や防災等に関する作業の作業効率を高めることができる。
【００３２】
次に、図３及び図５等を用いて説明した地図生成動作と異なる他の地図生成動作を図７に基づき説明する。
基本的な走行方法は、図３及び図５に示した地図情報の自動生成方法とほぼ同様である。
自走式ロボット１は、基準位置Ｓtをスタートし、走行ルール３４に従い走行する。
各ポイント、つまり停止した位置や旋回位置等で、走行データ（基準位置からの走行距離、ロボット本体のジャイロデータによる向き［角度］）、及びカメラ部による捕捉画像を記憶部３２に記録して行き、住居１２内の各部屋の地図情報を自動生成する。
【００３３】
以下、図３及び図５に示した地図情報の自動生成方法と異なる点についてのみ説明をする。
すなわち、走行ルール３４による走行時に、壁側とは反対側の距離センサ（本例では、右側の距離センサ１８）により距離を測定し記憶する。住居１２内の１巡回を完了し、基準位置Ｓtへ戻ったら、走行により生成した周囲地図と、右側の距離データとを照合し、離間距離を定める左側の壁と対向する壁からロボット本体までの距離Ｌ２より、右側の距離センサ１８にて測定された距離Ｌ１が短い場合は、障害物５６があると判断できる。その障害物５６の位置データを地図情報へ追加し、地図の生成が完了となる。詳細には、この障害物５６の検出が右側の距離センサ１８により継続されている期間中、この障害物５６とロボット本体１５との離間距離の計測を行う。これにより、壁１４から離間する障害物５６の位置情報を効率良く取得できるので、地図情報の生成を迅速に行うことができる。
【００３４】
次に、自走式ロボット１による自己位置同定方法と基準位置Ｓtへの帰還方法について図８、及び図９のフローチャートに基づき説明を行う。
自走式ロボット１は、上記方法により生成した地図情報に基づいて、住居１２内を走行し、防犯、防災に関する作業を実行する。その過程において、ロボット自身の実空間位置が地図データ上のどこに位置しているのか判断できなくなる場合がある。
例えば、地図データ上では部屋の壁１４に突き当たる位置まできていると認識しているはずであるのに、距離センサ１８による壁１４までの計測データが大きく壁近辺まで至っていない場合や、反対に地図データ上では部屋の中央に位置していると認識しているはずであるのに、実空間ではロボット本体１５が壁１４に接近し過ぎ、状況によっては壁１４に接触してしまう場合等がある。つまり、自走式ロボット１の地図情報３５上の自己位置は、移動機構（車輪）１６の回転数とジャイロのデータにて行っているが、走行に伴う車輪の滑り等により発生する位置誤差の積算、及びジャイロの角度誤差の積算により発生する。地図情報３５上のロボットの自己位置の認識と実空間上のロボットの位置との間にズレが生じてしまうと、それ以降ロボットの正確な位置制御ができなくなる。
【００３５】
そこで、このような課題を解消するために、自走式ロボット１の自己位置同定を行う。  以下、その方法について説明を行う。
図８及び図９に示すように、統括制御部３３は、ロボット本体１５における地図情報３５上の自己位置と実空間上の位置との間に不一致が生じたと判断した場合（Ｓ５１）、まず、ロボット本体１５を直進走行させ（Ｓ５２）、壁面までの距離が、走行ルールで決められている所定の離間距離となった位置で（Ｓ５３）、ロボット本体１５を停止する。この際、前方の下面に凹段差があった場合は、段差の直前位置で停止する。
【００３６】
そこから先は、前述した走行ルール３４に従い走行する（Ｓ５４）。自己位置を見失った時点以降の走行データを記録して行き、上記各ポイント（停止位置や旋回位置等）で予め生成している地図データとパターン照合を行う（Ｓ５５）。パターンが一致した時点で（Ｓ５５のＹＥＳ）、地図データ上の自己位置と実空間上の位置の修正を実行でき、ポイントＰ1にて自己位置同定が完了する（Ｓ５６）。各ポイントにおいてのパターン照合は、走行ルートＲ3との比較を基本に行うが、カメラ部２１により撮像した画像が、地図生成時の記録画像と一致しているかの判断を加えることも可能である。これにより、走行ルートの似通った場所が複数あって、パターン照合が一致するまでの走行距離が長くなる場合、画像の比較も行うことで、早い時点で自己位置同定を完了させることができる。
【００３７】
また、自走式ロボット１では、住居１２内に設けられた基準位置Ｓtは、前述した地図生成時の巡回走行により定められる周回ルート（前記ロボット本体１５が周回する仮想面に沿った位置）上に設けられている。これにより、上記した方法で自己位置同定ができなかった場合でも、ロボット本体が前記仮想面に沿った周回走行（走行ルートＲ4に示されるような経路になる走行）を継続するうちに、ロボット本体１５の位置情報が得られる基準位置Ｓtに帰還することができる。
【００３８】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した実施形態では、ロボット本体１５の左側方の壁を検出しながら、主に外回りで住居１２内を周回して行くものであったが、これに代えて、ロボット本体１５の右側方の壁を検出しながら、主に内回りで住居１２内を周回走行させるように自走式ロボット１を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る自走式ロボットの外観を示す斜視図。
【図２】図１の自走式ロボットの構成を機能的に示すブロック図
【図３】図１の自走式ロボットによる住居内の１巡回目の地図生成動作を説明するための平面図。
【図４】図３の地図生成動作に対応する処理を示すフローチャート。
【図５】図１の自走式ロボットによる住居内の２巡回目及びそれ以降の地図生成動作を説明するための平面図。
【図６】図５の地図生成動作に対応する処理を示すフローチャート。
【図７】図３及び図５に示す地図生成動作と異なる他の地図作成動作を説明するための平面図。
【図８】図１の自走式ロボットによる自己位置同定方法を行う際の動作を説明するための平面図。
【図９】図８の自己位置同定方法を行う際の動作に対応する処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１…自走式ロボット、１１…仮想面、１２…住居、１４…壁、１５…筐体、１８…距離センサ、１９…落下防止センサ、３１…移動制御部、３２…記憶部、３３…統括制御部、３４…走行ルール、３５…地図情報、Ｒ4…帰還ルート、Ｓｔ…基準位置（充電ステーション）。
【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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