(57)【要約】【課題】自律走行体は走行時に推定した位置を実際の位置に合わせて補正することで正確な自律走行を行う。【解決手段】自律走行体１は自律走行しながら左右のエンコーダとジャイロセンサを使用して位置を推定し、この推定した位置に基づいて方向の転換等を行う。自律走行体が位置ＸＰかその近傍に到達したとき、距離測定センサ５４，５５，５６が自律走行体との距離を測定する。そして、測定した距離データをアクセスポイント装置５７に送信する。アクセスポイント装置は受信した距離データを自律走行体へ送信する。自律走行体は距離データを受信すると、距離測定センサの座標上の位置と距離データとから現位置を特定する。そして、推定位置を現位置に一致するように座標を補正する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行手段、この走行手段を走行制御する走行制御手段、周囲の障害物を検知する障害物検知センサ、前記走行手段の走行距離を測定する走行距離測定手段、前記走行手段の走行方向を検出する走行方向検出手段、壁などの障害物がある走行領域を記憶した走行領域記憶手段を設け、前記走行距離測定手段及び走行方向検出手段を使用して走行位置を推定しつつ記憶した走行領域内を自律走行する自律走行体と、
周囲の壁に配置し、走行領域内の特定の位置において前記自律走行体との距離を測定する複数の距離測定センサと、
この各距離測定センサ及び前記自律走行体と無線通信し、前記各距離測定センサの測定データを前記自律走行体に送信するアクセスポイント装置とからなり、
前記自律走行体は、前記アクセスポイント装置と無線通信する通信手段と、この通信手段にて前記アクセスポイント装置から前記各距離測定センサの測定データを受信し、この測定データと予め設定してある前記各距離測定センサの位置情報とから現位置を特定する現位置特定手段と、この現位置特定手段が特定した現位置に基づいて自己が推定した走行領域内の位置を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする自律走行体システム。
【請求項２】
走行手段、この走行手段を走行制御する走行制御手段、周囲の障害物を検知する障害物検知センサ、前記走行手段の走行距離を測定する走行距離測定手段、前記走行手段の走行方向を検出する走行方向検出手段、壁などの障害物がある走行領域を記憶した走行領域記憶手段を設け、前記走行距離測定手段及び走行方向検出手段を使用して走行位置を推定しつつ記憶した走行領域内を自律走行する自律走行体と、
周囲の壁に配置し、走行領域内の特定の位置において前記自律走行体との距離を測定する複数の距離測定センサと、
この各距離測定センサ及び前記自律走行体と無線通信するアクセスポイント装置とからなり、
前記自律走行体は、前記アクセスポイント装置と無線通信する通信手段と、この通信手段にて前記アクセスポイント装置から自己の現位置情報を受信し、この現位置情報に基づいて自己が推定した走行領域内の位置を補正する補正手段とを備え
前記アクセスポイント装置は、前記各距離測定センサの測定データを受信し、この測定データと予め設定してある前記各距離測定センサの位置情報とから前記自律走行体の現位置を特定する現位置特定手段を備え、前記現位置特定手段が特定した現位置情報を前記自律走行体に送信することを特徴とする自律走行体システム。
【請求項３】
アクセスポイント装置は、端末装置を接続し、この端末装置に各距離測定センサから受信した測定データと予め設定してある前記各距離測定センサの位置情報とから自律走行体の現位置を特定する現位置特定手段を設け、前記現位置特定手段が特定した現位置情報を前記自律走行体に送信することを特徴とする請求項２記載の自律走行体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行体、周囲の壁に配置した複数の距離測定センサ、アクセスポイント装置からなる自律走行体システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自律走行体としては、ロータリエンコーダや角速度センサを使用して走行位置を推定するもの、或いは、撮像手段を使用して外部環境を撮影し、得られる画像信号から物体の各々の輪郭を抽出して記憶し、前回の輪郭と今回の輪郭を比較することで移動ベクトルの方向を判定して移動状態を認識するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−２６３８２１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、このように自律走行体が自律走行しながら自己の位置を推定するものでは、車輪の滑りなどが累積することで移動距離にずれが生じ、比較的長い距離を移動するような場合には推定する位置と実際の位置との間に大きな誤差が生じるという問題があった。  
そこで、本発明は、自律走行体は走行時に推定した位置を実際の位置に合わせて補正することができ、これにより、正確な自律走行ができる自律走行体システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、走行手段、この走行手段を走行制御する走行制御手段、周囲の障害物を検知する障害物検知センサ、走行手段の走行距離を測定する走行距離測定手段、走行手段の走行方向を検出する走行方向検出手段、壁などの障害物がある走行領域を記憶した走行領域記憶手段を設け、走行距離測定手段及び走行方向検出手段を使用して走行位置を推定しつつ記憶した走行領域内を自律走行する自律走行体と、周囲の壁に配置し、走行領域内の特定の位置において自律走行体との距離を測定する複数の距離測定センサと、この各距離測定センサ及び自律走行体と無線通信し、各距離測定センサの測定データを自律走行体に送信するアクセスポイント装置とからなり、自律走行体は、アクセスポイント装置と無線通信する通信手段と、この通信手段にてアクセスポイント装置から各距離測定センサの測定データを受信し、この測定データと予め設定してある各距離測定センサの位置情報とから現位置を特定する現位置特定手段と、この現位置特定手段が特定した現位置に基づいて自己が推定した走行領域内の位置を補正する補正手段とを備えたことにある。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、自律走行体は走行時に推定した位置を実際の位置に合わせて補正することができ、これにより、正確な自律走行ができる自律走行体システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。  
図１は自律走行体１の内部構成を示す平面図、図２は自律走行体１の構成を示す側面図で、この自律走行体１は上方から見て略円形で、側面から見て略長方形の筐体２によって覆われている。
【０００７】
前記筐体２の、底部中央の左右両側には走行手段を構成する駆動輪３ａ，３ｂを設けている。また、前記筐体の、底部後端部の中央には方向が自由に変えられる従動輪４を設けている。この自律走行体１は、駆動輪３ａ，３ｂを図２に示す点線の矢印方向に回転することで実線の矢印方向に前進し、逆方向に回転することで後進するようになっている。
【０００８】
前記筐体２の外周面の前方及び左右両側に、周囲にある壁などの障害物を検知する障害物検知センサを配置している。障害物検知センサとして、ここでは超音波センサを使用し、前方に配置した超音波センサは、１個の超音波送信器５ａと、この超音波送信器５ａの両側に所定の角度離れて配置した２個の超音波受信器５ｂ，５ｃとで構成されている。また、左側面に配置した超音波センサは、１個の超音波送信器６ａと、この超音波送信器６ａの両側に所定の角度離れて配置した２個の超音波受信器６ｂ，６ｃとで構成されている。また、右側面に配置した超音波センサは、１個の超音波送信器７ａと、この超音波送信器７ａの両側に所定の角度離れて配置した２個の超音波受信器７ｂ，７ｃとで構成されている。
【０００９】
前記駆動輪３ａ，３ｂの近傍には、この駆動輪を回転駆動する左右の走行モータ８ａ，８ｂと駆動輪の回転を検知する左右のエンコーダ９ａ，９ｂを設けている。なお、左右の走行モータ８ａ，８ｂは例えば減速機構（図示せず）を介して前記駆動輪３ａ，３ｂに回転を伝達するようになっている。
【００１０】
前記筐体２の底面先端部を外側に向かって上がった傾斜面１０に形成し、この傾斜面１０に床面との距離を測定する距離センサ１１ａ，１１ｂを配置し、また、この距離センサ１１の近傍に自律走行体１の走行方向を検出するジャイロセンサ１２を配置している。なお、距離センサ１１としては、例えば、光センサを使用している。
【００１１】
前記筐体２の略中央部には集塵室１３を配置し、この集塵室１３の後方にフィルタ１４を介してクリーナモータ１５を設け、このクリーナモータ１５の動作により筐体２の底面前部に設けた吸込口１６から塵埃を吸込み、集塵室１３に集めるようにしている。また、前記筐体２の天部には各種キーやＬＥＤやディスプレイを設けたユーザインターフェース１７を配置している。また、前記筐体２の前部上端には無線ＬＡＮの通信用に使用する通信用センサ１８を設けている。この通信用センサ１８としては、例えば、超音波センサを使用している。そして、前記筐体２の略中央部には集塵室１３の下方に位置してバッテリ１９を収納している。
【００１２】
図３は自律走行体１の制御装置の構成を示すブロック図で、３１は制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理装置）、３２は前記ＣＰＵ３１が各部を制御するプログラムデータが格納されたＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）、３３はＣＰＵ３１がデータ処理や演算等を行う場合に使用する記憶部や自律走行に必要な情報を記憶する記憶部等を設けたＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、３４はデータや信号の入出力を行うＩ／Ｏポートである。前記ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、Ｉ／Ｏポート３４はバスライン３５によって互いに電気的に接続している。
【００１３】
前記Ｉ／Ｏポート３４には、前記超音波送信器５ａ，６ａ，７ａ、超音波受信器５ｂ，５ｃ，６ｂ，６ｃ，７ｂ，７ｃ、距離センサ１１ａ，１１ｂ、通信用センサ１８の各センサ類が接続されている。また、前記Ｉ／Ｏポート３４には、前記左右のエンコーダ９ａ，９ｂ、ジャイロセンサ１２、ユーザインターフェース１７が接続されている。また、前記Ｉ／Ｏポート３４には、前記左右の走行モータ８ａ，８ｂを駆動制御する走行モータ制御部３６及び前記クリーナモータ１５を駆動制御するクリーナモータ制御部３７が接続されている。
【００１４】
そして、図４に示すように、前記ＣＰＵ３１及びＲＯＭ３２からなる制御部４０には、走行制御部４１、位置・方向推定部４２、クリーナ制御部４３、現位置特定手段４４、補正手段４５を設けている。また、前記ＲＡＭ３３内には、走行する領域を設定した走行領域記憶部４６や左壁に沿って走行する左倣い走行パターンや領域内をジグザク走行するジグザク走行パターンなど、各種の走行パターンを記憶した走行パターン記憶部４７を形成している。なお、走行領域記憶部４６に記憶する走行領域の情報は、外部から与えられてもよいが、ここでは自律走行体１が自ら左倣い走行パターンに従って例えば部屋の壁に沿って一周し、その後ジグザク走行パターンに従ってジグザク走行することで走行領域を把握し、その情報を記憶するようになっている。
【００１５】
前記走行制御部４１は走行領域記憶部４６に記憶してある走行領域を読み出すとともに走行パターン記憶部４７から所望の走行パターンを読み出し、走行領域内を所望の走行パターンで自律走行するように前記走行モータ制御部３６を制御する。そして、位置・方向推定部４２は、自律走行において左右のエンコーダ９ａ，９ｂ、ジャイロセンサ１２からの検出情報に基づいて自己の現位置や走行方向を推定し、その都度推定した位置をＲＡＭ３３に記憶する。
【００１６】
前記自律走行体１が自律走行する領域、例えば部屋５１には、図５に示すように、自律走行体１のホームポジションＨＰがあり、常にこのホームポジションＨＰから出発して部屋内を掃除し、掃除を終了するとホームポジションＨＰに戻るようになっている。また、ホームポジションＨＰには充電器が備えられ、バッテリ１９を充電するようになっている。また、部屋５１内には障害物５２，５３があり、これらの情報は走行領域記憶部４６に記憶して走行領域情報に入っている。
【００１７】
また、前記部屋５１の所定の位置ＸＰを見通せる方向が異なる３ヶ所の側壁に、自律走行体１がその位置ＸＰあるいはその近傍に到達したときに自律走行体１との距離を測定する距離測定センサ５４，５５，５６を配置するとともに部屋５１の天部に無線ＬＡＮのアクセスポイント装置（ＡＰ）５７を配置している。
【００１８】
前記距離測定センサ５４，５５，５６は、図６に示すように、自律走行体１との距離を測定する超音波や光などの距離測定用センサ６１と、前記アクセスポイント装置５７との通信を行う通信用センサ６２と、この各センサ６１，６２を制御する制御部６３とで構成されている。
【００１９】
前記アクセスポイント装置５７は、図７に示すように、前記距離測定センサ５４，５５，５６及び自律走行体１の通信用センサ１８と無線通信する通信用センサ６４と、この通信用センサ６４を制御する制御部６５とで構成されている。前記アクセスポイント装置５７は、前記各距離測定センサ５４，５５，５６と無線通信を行い、各距離測定センサ５４，５５，５６が測定した自律走行体１との距離データを受信し、この受信した距離データを自律走行体１に無線送信する。前記自律走行体１は位置ＸＰあるいはその近傍において通信用センサ１８を使用して前記アクセスポイント装置５７と無線通信し、各距離測定センサ５４，５５，５６が測定した距離データをアクセスポイント装置５７から受信するようになっている。
【００２０】
前記自律走行体１は、制御部４０の現位置特定手段４４において、位置ＸＰあるいはその近傍において受信した各距離測定センサ５４，５５，５６が測定した距離データと各距離測定センサ５４，５５，５６の位置座標から自己の正確な現在位置を特定する。そして、制御部４０の補正手段４５は、特定した現位置情報に基づいて前記位置・方向推定部４２が左右のエンコーダ９ａ，９ｂとジャイロセンサ１２を使用して推定した走行領域内の位置を補正する。
【００２１】
このような構成においては、自律走行体１はホームポジションＨＰから左倣い走行パターンに従って部屋５１を一周して部屋５１の大きさを把握し、座標として記憶する。そして、ホームポジションＨＰに戻ると今度はジグザク走行パターンに従ってジグザク走行することで障害物５２，５３の位置を座標として把握する。こうして把握した走行領域を走行領域記憶部４６に記憶する。
【００２２】
次に、自律走行体１は部屋５１内を掃除する為に左倣い走行パターン及びジグザク走行パターンに従って自律走行する。すなわち、クリーナモータ制御部３７でクリーナモータ１５を駆動しながら左倣い走行パターン及びジグザク走行パターンに従って自律走行する。そして、自律走行しながら左右のエンコーダ９ａ，９ｂとジャイロセンサ１２を使用して位置を推定し、この推定した位置に基づいて方向の転換等を行う。
【００２３】
自律走行体１が位置ＸＰかその近傍に到達したとき、周囲の壁に配置された距離測定センサ５４，５５，５６が自律走行体１との距離を測定する。そして、距離測定センサ５４，５５，５６は、この測定した距離データをアクセスポイント装置５７に送信する。アクセスポイント装置５７は受信した距離データを自律走行体１へ送信する。
【００２４】
自律走行体１では、通信用センサ１８がアクセスポイント装置５７と無線通信し、距離測定センサ５４，５５，５６からの距離データを受信する。そして、距離測定センサ５４，５５，５６の座標上の位置が予め分かっているので、現位置特定手段４４がこの位置と距離データとから現位置を特定する。こうして特定した現位置は正確であり、この現位置と自分が推定した位置を比較し、推定位置にずれがあれば、推定位置を現位置に一致するように座標を補正する。
【００２５】
こうして、位置ＸＰかその近傍において、自律走行体１は自分が左右のエンコーダ９ａ，９ｂとジャイロセンサ１２を使用して推定した位置に誤差があればそれを正しい位置に補正することができる。従って、以降の自律走行は誤差を補正した正しい位置に基づいて制御することができる。
【００２６】
このように、自律走行体１が比較的長い距離を自律走行する場合には左右のエンコーダ９ａ，９ｂとジャイロセンサ１２を使用して推定した位置が実際の位置とずれる場合がある。このような場合に、自律走行の途中の位置ＸＰかその近傍において、実際の位置との誤差を補正するので、自律走行体１は比較的長い距離を自律走行する場合にも正確な自律走行ができる。
【００２７】
なお、この実施の形態では、自律走行体１の制御部４０に現位置特定手段４４を設け、アクセスポイント装置５７から受信した各距離測定センサ５４，５５，５６が測定した距離データと各距離測定センサ５４，５５，５６の位置座標から自己の正確な現在位置を特定するようにしたがこれに限定するものではない。
【００２８】
例えば、図８に示すように、アクセスポイント装置５７の制御部６５に現位置特定手段６６を設け、この現位置特定手段６６が各距離測定センサ５４，５５，５６から受信した距離データと各距離測定センサ５４，５５，５６の位置座標から自律走行体１の正確な現在位置を特定し、その特定した位置情報を、通信用センサ６４から自律走行体１に送信するようにしてもよい。この場合は、自律走行体１はアクセスポイント装置５７から位置情報を受信して推定した位置を補正することになる。
【００２９】
また、例えば、図９に示すように、アクセスポイント装置５７は、制御部６５と有線ＬＡＮ６７を介して接続した端末装置であるパーソナルコンピュータ６８を備え、このパーソナルコンピュータ６８に現位置特定手段を設け、この現位置特定手段が、前記制御部６５を経由して各距離測定センサ５４，５５，５６から受信した距離データと各距離測定センサ５４，５５，５６の位置座標から自律走行体１の正確な現在位置を特定し、その特定した位置情報を、前記制御部６５、通信用センサ６４を経由して自律走行体１に送信するようにしてもよい。この場合も、自律走行体１はアクセスポイント装置５７から位置情報を受信して推定した位置を補正することになる。  
なお、この実施の形態は、自律走行体として掃除機機構を備えたものを使用したがこれに限定するものでないのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る自律走行体の内部構成を示す平面図。
【図２】同実施の形態に係る自律走行体の構成を示す側面図。
【図３】同実施の形態に係る自律走行体の構成を示すブロック図。
【図４】同実施の形態に係る自律走行体の制御部及び記憶部の要部機能を示すブロック図。
【図５】同実施の形態の全体構成を示す平面図。
【図６】同実施の形態に係る距離測定センサの構成を示すブロック図。
【図７】同実施の形態に係るアクセスポイント装置の構成を示すブロック図。
【図８】同実施の形態の変形例を示すブロック図。
【図９】同実施の形態の変形例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３１】
１…自律走行体、３ａ，３ｂ…駆動輪、５ａ，６ａ，７ａ…超音波送信器、５ｂ，５ｃ，６ｂ，６ｃ，７ｂ，７ｃ…超音波受信器、８ａ，８ｂ…走行モータ、９ａ，９ｂ…エンコーダ、１２…ジャイロセンサ、１８…通信用センサ、３１…ＣＰＵ（中央処理装置）、４１…走行制御部、４２…位置・方向推定部、４４…現位置特定手段、４５…補正手段、４６…走行領域記憶部、５４，５５，５６…距離測定センサ、５７…アクセスポイント装置。
【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】
2005346364.tif 000007
【図６】
2005346364.tif 000008
【図７】
2005346364.tif 000009
【図８】
2005346364.tif 000010
【図９】
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