(57)【要約】【課題】  自律走行装置において、部屋の床の滑りによる走行センサのズレあるいは衝撃によるジャイロセンサのズレ等により、自律走行装置の部屋座標を正確に計測できず、終了検知を正確に行えないこと。【解決手段】  過去の部屋の情報を記憶する過去部屋情報記憶手段１と、現在の部屋の情報を記憶する部屋情報記憶手段２とを備え、過去情報と現在の部屋情報を比較して走行の制御パターンを決定する自律走行装置１０とした。これにより例えば、過去に走行した部屋の制御パターンの中でも最も適した終了検知方式を使用することができるため、部屋の終了検知を確実に行うことができるようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去の部屋の情報を記憶する過去部屋情報記憶手段と、現在の部屋の情報を記憶する部屋情報記憶手段と、過去部屋情報記憶手段による過去情報と部屋情報記憶手段による部屋情報を比較し、比較結果を部屋番号信号として出力する部屋情報比較手段と、部屋情報比較手段の部屋番号信号を入力として、過去の自律走行装置の制御パターンを記憶し、部屋番号信号に従って過去の制御パターンを出力する過去制御パターン記憶手段と、自律走行装置に設置されたセンサの値を出力するセンサ値出力手段と、過去制御パターン記憶手段による過去の制御パターン、センサ値出力手段によるセンサ値を入力として、自律走行装置の制御パターンを決定する制御パターン決定手段を備えた自律走行装置。
【請求項２】
部屋情報比較手段は、部屋情報記憶手段による部屋情報と過去部屋情報記憶手段による過去の部屋情報を比較し、過去部屋情報記憶手段が記憶する過去に走行した部屋の中で最も似通った情報をもつ部屋番号を部屋番号信号として出力する構成とする請求項１に記載の自律走行装置。
【請求項３】
部屋情報比較手段は、過去部屋情報記憶手段が記憶する過去の部屋の大きさと部屋情報記憶手段による部屋の大きさを比較する構成とする請求項１または２に記載の自律走行装置。
【請求項４】
部屋情報比較手段は、過去部屋情報記憶手段が記憶する過去の部屋の周囲を走行する周回時間と部屋情報記憶手段による周回時間を比較する構成とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項５】
部屋情報比較手段は、過去部屋情報記憶手段が記憶する過去の部屋の周回走行時の家具配置と部屋情報記憶手段による周回走行時の家具配置を比較する構成とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項６】
制御パターン決定手段は、過去制御パターン記憶手段による過去の制御パターンの中で部屋情報比較手段による比較信号の部屋番号と同じ部屋番号のものを選択し、走行する自律走行装置の第一の制御パターンを出力する構成とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項７】
制御パターン決定手段は、センサ値出力手段によるセンサ値に従って走行する自律走行制御装置の第二の制御パターンを出力する構成とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項８】
制御パターン決定手段は、第一の制御パターンと第二の制御パターンが存在する場合は、優先的に第二の制御パターンを使用する構成とする請求項７に記載の自律走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部屋の全体を走行する自律走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術については、下記に示すような内容の特許文献１がある。その内容を図１０、図１１を用いて説明する。
【０００３】
まず、図１０、図１１で自律走行装置１０の走行工程について説明する。
【０００４】
図１０は走行する部屋を示している。だだし、部屋の左下を座標（０，０）として右下を（Ｘ１，０）、左上（０，Ｙ０）、右上（Ｘ１，Ｙ０）とする。
【０００５】
自律走行装置１０は、例えば、床掃除、床拭き等の目的として、部屋全面を走行する。つまり、例えば、図１０の部屋の座標（０，０）から走行し、座標（Ｘ１，Ｙ０）まで往復走行を繰り返しながら、部屋全体を隈無く走行する。
【０００６】
次に、図１１を用いて自律走行装置１０の走行工程について説明する。
【０００７】
自律走行装置１０は、部屋の壁に沿って反時計周りに周回する周回工程を行う。自律走行装置１０は、部屋の壁を沿うように走行するため、走行する部屋の大きさ、例えば、図１０の部屋のスミの座標を知ることができる。
【０００８】
次に、部屋全体を隈無く往復走行する往復走行工程を部屋の右スミ（０，０）から行い、部屋全体走行すると往復走行工程を終了する。
【０００９】
次に、往復走行について図１０で説明する。
【００１０】
まず、自律走行装置１０は、基準壁に平行で、かつ、図１０の上方向に、壁に到達するまで走行する。壁に到達したら、自律走行装置１０の大きさ分だけ基準壁の垂直方向に走行する。次に、基準壁に平行で、かつ、図１０の下方向に壁に到達するまで走行する。そして、壁に到達したら、自律走行装置１０の大きさ分だけ基準壁の垂直方向に走行する。
【００１１】
上記で述べた走行を往復走行工程の１走行として繰り返すことにより、部屋全体を隈無く走行することができる。
【００１２】
また、自律走行装置１０が部屋の座標（Ｘ１，Ｙ１）に達したときに部屋全体を終了したとして往復走行工程を終了する。
【特許文献１】特開平６−１４８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来の技術は、自律走行装置１０が部屋の座標（Ｘ１，Ｙ１）に達したときに部屋全体を終了するものである。上記方法によると、部屋の端から端まで走行するので、部屋全体を隈無く掃除することができる。
【００１４】
しかし、部屋の床の滑りによる走行センサのズレ、衝撃によるジャイロセンサのズレにより、自律走行装置１０の部屋座標（ｘ，ｙ）を正確に計測できない場合は、終了検知を正確にすることができない。
【００１５】
また、最悪の場合、自律走行装置１０の電池が無くなるまで走行し続けるということとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明では、過去の部屋の情報を記憶する過去部屋情報記憶手段と、現在の部屋の情報を記憶する部屋情報記憶手段と、過去部屋情報記憶手段による過去情報と部屋情報記憶手段による部屋情報を比較し、比較結果を部屋番号信号として出力する部屋情報比較手段と、部屋情報比較手段の部屋番号信号を入力として、過去の自律走行装置の制御パターンを記憶し、部屋番号信号に従って過去の制御パターンを出力する過去制御パターン記憶手段と、自律走行装置に設置されたセンサの値を出力するセンサ値出力手段と、過去制御パターン記憶手段による過去の制御パターン、センサ値出力手段によるセンサ値を入力として、自律走行装置の制御パターンを決定する制御パターン決定手段を備えるものである。
【００１７】
上記発明の構成、動作は、自律走行装置が過去に同じ部屋を走行した時の制御パターンを参照として、最も適した制御パターンを決定するものである。一例を示すと、過去に走行した部屋の制御パターンの中でも最も適した終了検知方式を使用することができるため、部屋の終了検知を確実に行うことができる。
【００１８】
また、過去の制御パターン、部屋の情報を分析することにより、自律走行装置が考えていた部屋形状、家具配置と実際の部屋形状、家具配置のずれを知ることができ、センサの修正を行うことができるので、より正確な自律走行装置の位置を認識することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の自律走行装置は、過去に同じ部屋を走行した時の制御パターンを参照して、最も適した制御パターンを決定できるものである。
【００２０】
また、過去の制御パターン、部屋の情報を分析することにより、より正確な自律走行装置の位置を認識することができ、より正確で安定した状態で自律走行装置の制御を行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
請求項１の発明は、過去の部屋の情報を記憶する過去部屋情報記憶手段と、現在の部屋の情報を記憶する部屋情報記憶手段と、過去部屋情報記憶手段による過去情報と部屋情報記憶手段による部屋情報を比較し、比較結果を部屋比較信号として出力する部屋情報比較手段と、過去の自律走行装置の制御パターンを記憶する過去制御パターン記憶手段と、自律走行装置に設置されたセンサの値を出力するセンサ値出力手段と、部屋情報比較手段による部屋比較信号、過去制御パターン記憶手段による過去の制御パターン、センサ値出力手段によるセンサ値を入力として、自律走行装置の制御パターンを決定する制御パターン決定手段を備えたものである。
【００２２】
上記請求項１の発明の構成、動作によると、自律走行装置が過去に同じ部屋を走行した時の制御パターンを参照として、最も適した制御パターンを決定するものである。一例にて示すと、過去に走行した部屋の制御パターンの中でも最も適した終了検知方式を使用することができるため、部屋の終了検知を確実に行うことができる。
【００２３】
また、過去の制御パターン、部屋の情報を分析することにより、自律走行装置が考えていた部屋形状、家具配置と実際の部屋形状、家具配置のずれを知ることができ、センサの修正を行うことができるので、より正確な自律走行装置の位置を認識することができる。
【００２４】
故に、過去に走行したときの失敗、成功データを使用することにより、より正確で安定した状態で自律走行装置の制御を行うことができる。
【００２５】
次に、請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、部屋情報比較手段を部屋情報記憶手段による部屋情報と過去部屋情報記憶手段による過去の部屋情報を比較し、過去部屋情報記憶手段が記憶する過去に走行した部屋の中で最も似通った情報をもつ部屋番号を比較信号として出力する構成とするものである。
【００２６】
上記請求項２の構成、動作によると、自律走行装置の走行データと過去に走行した部屋の走行データを比較し、似通った部屋を選択するものである。
【００２７】
似通った部屋を走行したときの走行データを参照することにより、部屋の家具配置、ゴミの散らかり具合、自律走行装置の終了検知方式を知ることができるので、より正確に、且つ、安定した自律走行装置の制御を行うことができる。
【００２８】
また、請求項３の発明は、請求項１、２の何れかの発明に加えて、部屋情報比較手段を過去部屋情報記憶手段が記憶する過去の部屋の大きさと部屋情報記憶手段による部屋の大きさを比較する構成とするものである。
【００２９】
上記請求項３の発明の構成、動作によると、自律走行装置に設置された走行センサ、ジャイロセンサを用いて、走行する部屋の大きさを算出することは容易に行うことができる。
【００３０】
また、部屋の大きさの比較も容易に行うことができるので、過去の部屋情報の検索を容易に、かつ、スピーディに行うことができる。
【００３１】
また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明に加えて、部屋情報比較手段を過去部屋情報記憶手段が記憶する過去の部屋の周囲を走行する周回時間と部屋情報記憶手段による周回時間を比較する構成とするものである。
【００３２】
上記請求項４の発明の構成、動作によると、自律走行装置の位置を測定する走行センサ、ジャイロセンサの値がずれた場合でも周回時間によって、過去の部屋の検索を安定した状態で行うことができる。
【００３３】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかの発明に加えて、部屋情報比較手段を過去部屋情報記憶手段が記憶する過去の部屋の周回走行時の家具配置と部屋情報記憶手段による周回走行時の家具配置を比較する構成とするものである。
【００３４】
上記請求項５の発明の構成、動作によると、部屋の中に存在するものの中でも家具の配置は最も変わりにくいものであり、家具配置を用いた過去の部屋情報との検索は最も安定した検索結果を得ることができる。
【００３５】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかの発明に加えて、制御パターン決定手段を過去制御パターン記憶手段による過去の制御パターンの中で部屋情報比較手段による比較信号の部屋番号と同じ部屋番号のものを選択し、走行する自律走行装置の第一の制御パターンとする構成とするものである。
【００３６】
上記請求項６の発明の構成、動作によると、過去に同じ部屋を走行した時の制御パターンを参考にして、自律走行装置の制御パターンを決定するものであり、過去に成功、または、失敗した事例を基にした制御パターンとなるので、より正確で、確実な自律制御装置の制御を行うことができる。
【００３７】
また、請求項７の発明は、制御パターン決定手段をセンサ値出力手段によるセンサ値に従って走行する自律走行制御装置の第二の制御パターンとする構成とするものであり、過去に走行した時になかった部屋の家具配置、人等の障害物があった場合でも柔軟に対応することができる。
【００３８】
請求項８の発明は、制御パターン決定手段は、第一の制御パターンと第二の制御パターンが存在する場合は、優先的に第二の制御パターンを使用する構成とするものであり、上記請求項８の発明の構成、動作によると、緊急の対応ができる第二の制御パターンを使用することにより、より安全な走行を行う自律走行装置を提供することができる。
【００３９】
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。
【００４０】
（実施の形態１）
以下で実施の形態１の構成、動作について説明する。
【００４１】
まず、実施の形態１の構成について図１で説明する。
【００４２】
１は過去部屋情報記憶手段であり、過去に自律走行装置１０が走行した部屋に関する大きさ、床状態、障害物等の情報を記憶している。
【００４３】
また、２は部屋情報記憶手段であり、現在自律走行装置１０が走行している部屋に関する大きさ、床状態、障害物等の情報を部屋番号順に記憶している。
【００４４】
部屋情報記憶手段２は、自律走行装置１０の走行が終了すると、過去の部屋情報の一つとして過去部屋情報記憶手段１に部屋情報に部屋番号を付加して記憶する。
【００４５】
また、部屋情報比較手段３は、過去部屋情報記憶手段１の過去の部屋情報と部屋情報記憶手段２の部屋情報を入力としている。
【００４６】
部屋情報比較手段３は、部屋情報記憶手段２の部屋情報と過去の部屋情報を比較して、過去の部屋情報の中で最も似通った部屋を選択し、部屋番号として出力する。
【００４７】
また、４は過去制御パターン記憶手段であり、過去に走行した部屋の制御パターンを部屋番号ごとに整理して、記憶している。
【００４８】
過去制御パターン記憶手段４は、部屋情報記憶手段３による部屋番号である制御パターンを部屋番号制御パターンとして出力する。
【００４９】
また、センサ値出力手段６は、自律走行装置９に設置されたセンサ７の出力を距離、温度、角度等に変換して、センサ値として出力する。
【００５０】
制御パターン決定手段５は、センサ値出力手段６のセンサ値と過去制御パターン記憶手段４の部屋番号制御パターンを入力として、現在走行している自律走行装置１０の制御パターンを決定する。
【００５１】
制御パターン記憶手段５は、現在走行している自律制御装置１０の制御パターンを記憶し、自律走行装置１０の走行が終了すると、部屋情報比較手段３による部屋番号を添えて制御パターンを過去制御パターンの一つに追加する。
【００５２】
車輪を駆動する駆動モータ手段８は、制御パターン決定手段５の制御パターンに従って自律走行装置１０の動きを制御する。
【００５３】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
【００５４】
まず、図２、図３、図４を用いて、部屋情報比較手段３の動作を一例にて説明する。
【００５５】
図２に示すように、自律走行装置１０は、まず、最初の工程として、走行する部屋の周回を走行する。そして、次の工程として部屋の中を走行するものとする。
【００５６】
周回を走行する周回工程では部屋のすみを走行することにより、部屋の形状、幅、長さを計測することができる。
【００５７】
図３は、自律走行装置１０の周回工程で取得した過去部屋情報記憶手段１、部屋情報記憶手段２が記憶する部屋情報を一例にて、部屋の長さ、幅、形状を示している。
【００５８】
部屋情報比較手段３では、図３の過去部屋情報記憶手段１の部屋情報と部屋情報記憶手段２の部屋情報を比較して、走行した部屋の数を示す部屋番号を識別する。
【００５９】
図４のフロチャートを用いて、部屋情報比較手段３の動作を一例にて説明する。
【００６０】
まず、部屋情報記憶手段１による部屋情報、面積Ｓ０を入力する（フロチャート１１）。次に、過去部屋情報記憶手段２が記憶するｎ個の部屋情報、Ｓｉ（だだし、ｉ＝１からｎ）との絶対値αｉ＝｜ＳＯ−Ｓｉ｜を求める（フロチャート１２）。
【００６１】
そして、最も絶対値が小さいαｊを求め、その値が基準となる値εよりも小さい場合、その部屋番号ｊを現在走行している部屋の部屋番号ｋとする（フロチャート１３、１４）。大きい場合は現在の部屋番号の最大値ｊｍａｘに１を追加して部屋番号の最大値を更新し、現在の部屋番号ｋをｊｍａｘとする（フロチャート１５）。
【００６２】
つまり、今までの部屋の情報の中で部屋の面積がほぼ同じものがあれば、同じ部屋と判断し、そうでなければ違う部屋と判定する。
【００６３】
上記図３のフロチャートに示すように、走行している部屋の情報と過去の部屋の情報を比較することにより、過去に走行したかどうかを判定することができる。
【００６４】
故に、過去部屋情報記憶手段１の過去部屋情報、部屋情報記憶手段２の現在走行している部屋情報を部屋情報比較手段３により比較することにより、部屋の番号を決定することができる。
【００６５】
なお、上記説明では、過去に走行したかどうかを判定する際に使用する部屋情報として部屋の面積を使用したが、その他にも縦の長さ、横の長さ等のその他の部屋の情報を用いてもよく、要は部屋の情報を用いて判定ができるばどのような情報でも良い。
【００６６】
さらに、部屋情報比較手段３の部屋識別判定に関する動作について詳細に図５、図６、図７で一例にて説明する。
【００６７】
図５は、現在走行している部屋、過去に走行した部屋の内２部屋を描いたものである。だだし、同時に自律走行装置の軌跡、部屋の幅、奥行きも同時に示した。
【００６８】
図５に示すように、部屋の大きさ、幅、奥行きを比較することにより、現在走行している部屋と同じ部屋であるかどうかを知ることができる。
【００６９】
ジャイロセンサ、走行センサを用いて部屋の大きさを算出することは容易に行うことができ、また、部屋の大きさの比較もスピーディに行うことができるので、過去の部屋情報の検索を容易に、かつ、スピーディに行うことができる。
【００７０】
また、図６は、現在走行している部屋、過去に走行した部屋の内２部屋を描いたものである。だだし、同時に自律走行装置の軌跡、周回工程のときにかかった時間も同時に示した。
【００７１】
部屋の周囲を走行する走行時間は走行速度が一定である場合は部屋の周囲の長さで決定する。部屋の周囲の長さは家具配置、部屋の大きさ等で決定することから、部屋の走行時間を知ることにより、家具配置、部屋の大きさを知ることができる。
【００７２】
よって、部屋の走行時間を測定し、過去の走行時間を比較することにより、自分が過去に走行した部屋かどうかを判定することができる。
【００７３】
また、周囲を走行する走行時間は、センサずれが生じやすい走行センサ、ジャイロセンサの精度に関係なく、走行速度、部屋の家具配置、大きさ等の環境で決定するため、自律走行装置の位置を測定する走行センサ、ジャイロセンサの値がずれた場合でも周回時間によって、過去の部屋の検索を安定した状態で行うことができる。
【００７４】
また、図７は、現在走行している部屋、過去に走行した部屋の内２部屋を描いたものである。だだし、同時に自律走行装置の軌跡も同時に示した。
【００７５】
図７において、部屋の壁際に置かれた家具、特に大きく重たい家具、一例としてあげると冷蔵庫、婚礼ダンスは、頻繁に動かすものではなく、常に同じ場所に存在すし、仮に動かす場合でも、同じ部屋間で移動すると考えられる。
【００７６】
よって、部屋の周囲を走行する間に部屋に設置された家具の大きさを測定し、過去の家具の情報を調べることにより、過去に走行した部屋かどうかを判定することができる。
【００７７】
図７に示すように、同じ部屋の大きさをしていても、家具はその部屋の目的、寝室、リビング、台所等に応じたものを設置しているので、家具の大きさ、場所を知ることで、より正確な部屋の識別を行うことができる。
【００７８】
上記で示したように、部屋の大きさ、周回工程の時間、家具の配置、大きさを知ることにより、部屋の識別を行うことができる。
【００７９】
自律走行装置１０の目的、例えば、早く走行したい、じっくりと隈無く走行したいといった用途に応じて、判定方法を変えることにより、どのような場合でも安定した状態で部屋の識別を行うことができる。
【００８０】
次に、過去制御パターン記憶手段４の動作について一例にて図８で説明する。
【００８１】
図８は、ある部屋を走行した場合の自律走行装置１０の動きを示した図である。図８（ａ）の場合は、障害物検知がうまくできなかったため、障害物にぶつかってしまったが、図８（ｂ）の場合は、障害物検知ができたため、障害物にぶつからずに上手に走行することができた。
【００８２】
もし自律走行装置１０が図８（ａ）、（ｂ）の情報をもとにして部屋を走行することができれば、障害物の位置、障害物の誤検知箇所等の情報を予め知っているので、障害物にぶつかることなくスムーズに走行することができる。
【００８３】
過去制御パターン記憶手段４は、部屋情報記憶手段３の部屋番号と同じ部屋番号である制御パターンを制御パターンのデータベースから抽出して、部屋番号制御パターンとして出力する。
【００８４】
次に、制御パターン決定手段の動作について図９で一例にて説明する。
【００８５】
図９は、自律走行装置１０が走行している部屋と同じ部屋番号をもった部屋を過去に走行したときの制御パターンと、走行している部屋の家具配置を示したものである。
【００８６】
図９に示すように、ａ地点、ｂ地点では、過去とは異なる位置に家具が配置されているため、過去の制御パターンで走行した場合、自律走行装置１０は家具にぶつかってしまうことになる。
【００８７】
そこで、過去に検知していないが、センサ値出力手段６によるセンサ値で家具を検知した場合は、過去の制御パターンの内容に関係なく、家具の回避動作を行うことにより、より安全な走行を行うことができる。
【００８８】
また、通常の場合は、過去の制御パターンに基づいた自律走行装置１０の制御を行うことにより、自律走行装置が過去に同じ部屋を走行した時の制御パターンを参照として、最も適した制御パターンを決定でき、より確実な走行を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように本発明にかかる自律走行装置は、過去に同じ部屋を走行した時の制御パターンを参照して、最も適した制御パターンを決定し、確実で安全な自律走行装置の走行を実現することが可能となるので、掃除ロボット、セキュリティロボット等の用途に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１における自律走行装置の構成を示す図
【図２】同、自律走行装置が走行する部屋の構成を示す図
【図３】（ａ）同、過去部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図（ｂ）同、部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図
【図４】部屋情報比較手段の動作を示すフロチャート
【図５】（ａ）第一の部屋比較手段の比較方法を示すための過去部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図（ｂ）同、部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図
【図６】（ａ）第二の部屋比較手段の比較方法を示すための過去部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図（ｂ）同、部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図
【図７】（ａ）第三の部屋比較手段の比較方法を示すための過去部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図（ｂ）同、部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図
【図８】（ａ）過去制御パターン記憶手段が記憶する動作を示す図（ｂ）過去制御パターン記憶手段が記憶する他の動作を示す図
【図９】（ａ）制御パターン決定手段の動作を示すための過去部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図（ｂ）同、部屋情報記憶手段が記憶する動作を示す図
【図１０】従来の自律走行装置が走行する部屋の構成を示す図
【図１１】従来の自律走行装置の往復走行工程の動作を示す図
【符号の説明】
【００９１】
１  過去部屋情報記憶手段
２  部屋情報記憶手段
３  部屋情報比較手段
４  過去制御パターン記憶手段
５  制御パターン決定手段
６  センサ値出力手段
７  センサ
８  モータ駆動手段
９  車輪
１０  自律走行装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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