(57)【要約】【課題】  ビジョンカメラで撮像した画像情報を用いて回転角度を測定することにより、角加速度センサーまたはジャイロスコープのような回転角度を判断するための高価の装置を追加することなくても回転角度を精度よく判断し経路を補正することができる移動ロボット及び移動ロボットシステムを提供する。【解決手段】  本発明に係る移動ロボット及び移動ロボットシステムは、複数の輪体を駆動する駆動部と；走行方向に垂直な上方の画像が撮像できるように本体上に設けられたビジョンカメラと；作業領域の天井に対しビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データを用いて回転角度を計算し、計算した回転角度を用いて駆動部を制御する制御部とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の輪体を駆動する駆動部と；
走行方向に垂直な上方の画像が撮像できるように本体上に設けられたビジョンカメラと；
作業領域の天井に対し前記ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データを用いて回転角度を計算し、前記計算した回転角度を用いて前記駆動部を制御する制御部とを含むことを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
前記制御部は、前記ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データと前に記憶された極座標表示画像データとを比較して回転角度を計算することを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記移動ロボットは、塵埃やゴミ等を吸い込む吸塵部と、吸い込まれた塵埃やゴミ等を収容する集塵部と、吸込動力を発生する吸込モーター部とからなる真空掃除装置を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット。
【請求項４】
複数の輪体を駆動する駆動部と、走行方向に垂直な上方の画像が撮像できるように本体上に設けられたビジョンカメラを備えた移動ロボットと；
前記移動ロボットと無線で交信する遠隔制御ユニットとを含み、
前記遠隔制御ユニットは、前記移動ロボットの作業領域の天井に対し前記ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データを用いて回転角度を計算し、計算した回転角度を用いて前記移動ロボットの作業経路を制御することを特徴とする移動ロボットシステム。
【請求項５】
前記遠隔制御ユニットは、前記ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データと前に記憶された極座標表示画像データとを比較して回転角度を計算することを特徴とする請求項４に記載の移動ロボットシステム。
【請求項６】
前記移動ロボットは、塵埃やゴミ等を吸い込む吸塵部と、吸い込まれた塵埃やゴミ等を収容する集塵部と、吸込動力を発生する吸込モーター部とからなる真空掃除装置を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の移動ロボットシステム。
【請求項７】
ビジョンカメラで撮像した初期の天井画像を極座標表示して得た初期の極座標表示画像データを記憶する記憶ステップと；
予め設定された走行経路及び障害物の少なくとも一方によって移動ロボットの走行方向を変更すべく、前記移動ロボットの走行角度を変更する走行角度の変更ステップと；
前記初期の極座標表示画像データと前記移動ロボットの走行角度の変更後に前記ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データとを比較して前記移動ロボットの走行角度を調整する調整ステップとを含むことを特徴とする移動ロボットの経路補正方法。
【請求項８】
前記調整ステップは、
前記ビジョンカメラで撮像した前記天井画像を極座標表示して前記極座標表示画像データを形成する極座標表示画像データの形成ステップと；
前記極座標表示画像データと前記初期の極座標表示画像データとを水平方向にサーキュラー整合するサーキュラー整合ステップと；
前記極座標表示画像データが前記初期の極座標表示画像データからシフトされた距離に基づいて前記移動ロボットの回転角度を計算する回転角度の計算ステップと；
前記計算した移動ロボットの回転角度と、前記予め設定された走行経路の走行方向及び障害物を避けるための走行方向の少なくとも一方とを比較して前記移動ロボットの走行角度を調整すべく、前記移動ロボットの駆動部を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする請求項７に記載の移動ロボットの経路補正方法。
【請求項９】
ビジョンカメラで撮像した初期の天井画像を極座標表示して得た初期の極座標表示画像データを記憶する記憶ステップと；
予め設定された走行経路及び障害物の少なくとも一方によって前記移動ロボットの走行方向を変更すべく、前記移動ロボットの走行角度を変更する走行角度の変更ステップと；
前記移動ロボットが走行角度を変更する間、前記初期の極座標表示画像データと前記ビジョンカメラでリアルタイムまたは一定時間の間隔で撮像したリアルタイムの天井画像を極座標表示して得たリアルタイムの極座標表示画像データとを比較し、前記移動ロボットの走行角度と前記予め設定された走行経路の走行方向及び障害物を避けるための走行方向の少なくとも一方とが一致するか否かを判断する判断ステップと；
前記移動ロボットの走行角度と前記予め設定された走行経路の走行方向及び前記障害物を避けるための走行方向の前記少なくとも一方とが一致すると、前記移動ロボットの走行角度を変更することを停止する停止ステップとを含むことを特徴とする移動ロボットの経路補正方法。
【請求項１０】
前記判断ステップは、前記ビジョンカメラでリアルタイムまたは一定時間の間隔で撮像した前記リアルタイムの天井画像を極座標表示して前記リアルタイムの極座標表示画像データを形成するリアルタイムの極座標表示画像データの形成ステップと；
前記リアルタイムの極座標表示画像データと前記初期の極座標表示画像データとを水平方向にサーキュラー整合するサーキュラー整合ステップと；
前記リアルタイムの極座標表示画像データが前記初期の極座標表示画像データからシフトされた距離に基づいて前記移動ロボットの回転角度をリアルタイムまたは一定時間の間隔で計算する回転角度の計算ステップと；
前記計算した移動ロボットの回転角度と、前記予め設定された走行経路の走行方向及び前記障害物を避けるための走行方向の少なくとも一方とを比較して相互一致するか否かを判断するステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の移動ロボットの経路補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行を行う移動ロボット、移動ロボットシステム及びその経路補正方法に係り、より詳しくは、ビジョンカメラで撮像した画像情報を用いて回転角度を測定し、それに応じて独自で経路を補正する移動ロボット、移動ロボットシステム、及びその経路補正方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動ロボットは、本体上に設けられた超音波センサーを用いて壁や障害物で取り囲まれた作業領域を判断し、予めプログラムされた作業経路に沿って走行しながら目的とする作業、例えば、掃除作業または警備作業を行う。この種の移動ロボットは、走行時における輪体の回転数及び回転角度を検出するエンコーダーのような回転検出センサーで検出された信号から走行角度、走行距離及び現在地を算出しながら計画通りの作業経路に沿って走行できるように輪体を駆動させる。
【０００３】
ところで、エンコーダーを使用する位置認識方式、特に、回転角度の検出方式では、移動ロボットが走行する間における輪体の滑り、床面の屈曲等によりエンコーダーで検出された信号から算出された走行角度と実際の走行角度とに誤差が発生する。かかる回転角度の検出誤差は、移動ロボットが走行すればするほど累積し、それにより走行する移動ロボットが計画通りの作業経路を離脱することがある。その結果、作業が行われていない領域が発生したり、作業が同一の領域で数回繰り返されたりすることがあり、作業効率が劣るという問題点がある。
【０００４】
かかる問題を解決するために、エンコーダーを使用して輪体の回転角度を検出する代わりに、角加速度計またはジャイロスコープを更に設けて回転角度を検出する移動ロボットが提案された。
【０００５】
しかし、この種の移動ロボットでは、ロボットが走行する間に発生する輪体の滑り、底面の屈曲等によりエンコーダーが回転角度の検出誤差を発生する問題は改善されたもののが、加速度計、またはジャイロスコープが高価の部品であるため、製作コストがアップするという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記のような問題点を改善するためになされたものであって、ビジョンカメラを用いて自己位置を認識する移動ロボットの場合に、回転角度を測定するための別の装置を追加することなくても回転角度を精度よく判断し経路を補正することができる移動ロボット、移動ロボットシステム及びその経路補正方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記のような目的を達成するために、本発明は、複数の輪体を駆動する駆動部と；走行方向に垂直な上方の画像が撮像できるように本体上に設けられたビジョンカメラと；作業領域の天井に対しビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データを用いて回転角度を計算し、計算した回転角度を用いて駆動部を制御する制御部とを備える移動ロボットを提供する。
【０００８】
ここで、制御部は、ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データと前に記憶された極座標表示画像データとを比較して回転角度を計算する。
【０００９】
好適な実施例において、移動ロボットは、塵埃やゴミ等を吸い込む吸塵部と、吸い込まれた塵埃やゴミ等を収容する集塵部と、吸込動力を発生する吸込モーター部とからなる真空掃除装置を更に含む。
【００１０】
本発明の他の実施様態によれば、本発明は、複数の輪体を駆動する駆動部と、走行方向に垂直な上方の画像が撮像できるように本体上に設けられたビジョンカメラを備えた移動ロボットと；移動ロボットと無線で交信する遠隔制御ユニットとを含み、遠隔制御ユニットは、移動ロボットの作業領域の天井に対しビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データを用いて回転角度を計算し、計算した回転角度を用いて移動ロボットの作業経路を制御する移動ロボットシステムを提供する。
【００１１】
ここで、遠隔制御ユニットは、ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データと前に記憶された極座標表示画像データとを比較して回転角度を計算する。
【００１２】
好適な実施例において、移動ロボットは、塵埃やゴミ等を吸い込む吸塵部と、吸い込まれた塵埃やゴミ等を収容する集塵部と、吸込動力を発生する吸込モーター部とからなる真空掃除装置を更に含む。
【００１３】
本発明のまた他の実施様態によれば、本発明は、ビジョンカメラで撮像した初期の天井画像を極座標表示して得た初期の極座標表示画像データを記憶する記憶ステップと；予め設定された走行経路または障害物によって移動ロボットの走行方向を変更すべく、移動ロボットの走行角度を変更する走行角度の変更ステップと；初期の極座標表示画像データと移動ロボットの走行角度の変更後にビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像データとを比較して移動ロボットの走行角度を調整する調整ステップとを含む移動ロボットの経路補正方法を提供する。
【００１４】
調整ステップは、ビジョンカメラで撮像した天井画像を極座標表示して極座標表示画像データを形成する極座標表示画像データの形成ステップと；極座標表示画像データと初期の極座標表示画像データとを水平方向にサーキュラー整合するサーキュラー整合ステップと；極座標表示画像データが初期の極座標表示画像データからシフトされた距離に基づいて移動ロボットの回転角度を計算する回転角度の計算ステップと；計算した移動ロボットの回転角度と、予め設定された走行経路の走行方向または障害物を避けるための走行方向とを比較して移動ロボットの走行角度を調整すべく、移動ロボットの駆動部を制御する制御ステップとからなる。
【００１５】
本発明の更なる実施様態によれば、本発明は、ビジョンカメラで撮像した初期の天井画像を極座標表示して得た初期の極座標表示画像データを記憶する記憶ステップと；予め設定された走行経路または障害物によって移動ロボットの走行方向を変更すべく、移動ロボットの走行角度を変更する走行角度の変更ステップと；移動ロボットが走行角度を変更する間、初期の極座標表示画像データとビジョンカメラでリアルタイムまたは一定時間の間隔で撮像したリアルタイムの天井画像を極座標表示して得たリアルタイムの極座標表示画像データとを比較し、移動ロボットの走行角度と予め設定された走行経路の走行方向または障害物を避けるための走行方向とが一致するか否かを判断する判断ステップと；移動ロボットの走行角度と予め設定された走行経路の走行方向または障害物を避けるための走行方向とが一致すると、移動ロボットの走行角度を変更することを停止する停止ステップとを含む移動ロボットの経路補正方法を提供する。
【００１６】
判断ステップは、ビジョンカメラでリアルタイムまたは一定時間の間隔で撮像したリアルタイムの天井画像を極座標表示してリアルタイムの極座標表示画像データを形成するリアルタイムの極座標表示画像データの形成ステップと；リアルタイムの極座標表示画像データと初期の極座標表示画像データとを水平方向にサーキュラー整合するサーキュラー整合ステップと；リアルタイムの極座標表示画像データが初期の極座標表示画像データからシフトされた距離に基づいて移動ロボットの回転角度をリアルタイムまたは一定時間の間隔で計算する回転角度の計算ステップと；計算した移動ロボットの回転角度と、予め設定された走行経路の走行方向または障害物を避けるための走行方向とを比較して相互一致するか否かを判断する判断ステップとからなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る移動ロボット、移動ロボットシステム、及びその経路補正方法によれば、ビジョンカメラで回転角度を測定するため、角加速度計またはジャイロスコープのような回転角度を判断するための高価な装置を追加しなくても回転角度を精度よく判断し経路を補正することができ、製造コストも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る移動ロボット、移動ロボットシステム及びその経路補正方法の好適な実施例について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る移動ロボットが適用されたロボット掃除機のカバーを取り外した状態を示す斜視図であり、図２は、図１の本発明に係る移動ロボットシステムが適用されたロボット掃除機システムを示すブロック図である。
【００２０】
同図に示すように、ロボット掃除機１０は、吸塵部１１、センサー部１２、前方ビジョンカメラ１３、上方ビジョンカメラ１４、駆動部１５、記憶装置１６、送／受信部１７、及び制御部１８を備える。参照符号１９は、バッテリである。
【００２１】
吸塵部１１は、空気を吸い込みながら対向する床面の塵埃が集塵できるように本体１０ａ上に設けられている。かかる吸塵部１１は、知られている各種の方式により構成され得る。一例として、吸塵部１１は、吸込モーター（図示せず）と、吸込モーターの駆動により床面に対向して形成された吸込口または吸込管から吸い込まれた塵埃を集塵する集塵室を備える。
【００２２】
センサー部１２は、外部へ信号を送出し、反射されてきた信号が受信できるようにボディの側面の周りに所定の間隔で配されている障害物検出センサー１２ａと（図２参照）、走行距離が測定できる走行距離検出センサー１２ｂ（図２参照）を備える。
【００２３】
障害物検出センサー１２ａは、赤外線を出射する赤外線発光素子１２ａ１と、反射されてきた光を受信する受光素子１２ａ２が垂直状に対をなして外周面に沿って多数配設されている。また他には、障害物検出センサー１２ａとして、超音波を出射し、反射されてきた超音波が受信できるように構成された超音波センサーを適用してもよい。障害物検出センサー１２ａは、障害物または壁６１、６１’（図５）との距離を測定するにも用いられる。
【００２４】
走行距離検出センサー１２ｂとしては、輪体１５ａ乃至１５ｄの回転数を検出する回転検出センサーを適用することができる。例えば、回転検出センサーとして、モーター１５ｅ、５ｆの回転数を検出するように設けられたエンコーダーを適用してもよい。
【００２５】
前方ビジョンカメラ１３は、前方の画像が撮像できるように本体１０ａ上に設けられ、撮像した画像を制御部１８に出力する。
【００２６】
上方ビジョンカメラ１４は、上方、即ち天井６２、６２’（図５）の画像が撮像できるように本体１０ａ上に設けられ、撮像した画像を制御部１８に出力する。好ましくは、上方ビジョンカメラ１４には、魚眼レンズ（図示せず）が適用される。
【００２７】
魚眼レンズは、撮像の視野角が魚眼のように広く、例えば１８０°程度まで提供できるように設計された少なくとも１つのレンズからなる。広角用魚眼レンズで撮像した画像は、図５に示すように、天井６２、６２’のみならず、壁６１、６１’で取り囲まれた作業領域内の空間が半球の表面にマッピングされたように歪んで提供されるため、魚眼レンズは、所望の視野角の範囲または許容歪み量に合わせて適宜に設計される。魚眼レンズの構造は、韓国公開特許１９９６−７００５２４５号、韓国公開特許１９９７−４８６６９号、韓国公開特許１９９４−２２１１２号等に開示されており、複数のレンズ製造会社で市販しているので、その詳細は省く。
【００２８】
駆動部１５は、前方の両側に設けられた２つの輪体１５ａ、１５ｂと、後方の両側に設けられた２つの輪体１５ｃ、１５ｄ、後方の２つの輪体１５ｃ、１５ｄをそれぞれ回転駆動させるモーター１５ｅ、１５ｆ及び後方の輪体１５ｃ、１５ｄから発生する動力を前方の輪体に伝達できるように設けられたタイミングベルト１５ｇを備える。駆動部１５は、制御部１８からの制御信号により各モーター１５ｅ、１５ｆを独立的に正方向／逆方向へと回転駆動させる。方向回転は、各モーターの回転数を変えて駆動すればよい。
【００２９】
送／受信部１７は、送信すべきデータをアンテナ１７ａを介して送出し、アンテナ１７ａを介して受信した信号を制御部１８に伝送する。
【００３０】
制御部１８は、送／受信部１７を介して受信した信号を処理し、各要素を制御する。本体１０ａ上に機器の機能設定を操作するための多数のキーが設けられたキー入力装置（図示せず）が更に備えられた場合、制御部１８は、キー入力装置から入力されたキー信号を処理する。
【００３１】
制御部１８は、ロボット掃除機１０が駆動部１５の輪体１５ａ、１５ｂにより走行し始めると、予めプログラムされた作業走行経路に沿って走行するように駆動部１５のモーター１５ｅ、１５ｆを制御する。
【００３２】
この時、ロボット掃除機１０の回転角度は、作業領域の天井６２、６２’に対し魚眼レンズが採用された上方ビジョンカメラ１４で撮像した天井画像６０、６０’（図５）を補正処理した後、二次元平面上の天井画像を画像の中心点から極座標
【００３３】
【数１】
2005327238.tif 000003
のパラメーター空間上にマッピングする極座標表示により得た極座標表示画像データを用いて水平方向にサーキュラー整合することで計算する。
【００３４】
天井画像６０、６０’の補正処理は、上方ビジョンカメラ１４で撮像した天井画像からバイアス情報及び低周波数成分を除去する平坦化（Ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ）過程、及び平坦化された画像から照明の変化を除去するＭｉｎ−Ｍａｘストレッチングで行うことができる。ビジョンカメラ１４で撮像した円点状の画像を補正処理した後の例が図４に示されている。かかる天井画像の補正処理は、追って回転角度を計算するために極座標表示して得られた極座標表示画像６０Ａ、６０Ａ’をサーキュラー整合する時における類似の画像部分の取り出しを容易にするために行われる。
【００３５】
従って、画像の補正処理を行う画像補正部（図示せず）が、制御部１８により実行できるように制御部１８内に設けられることが好ましい。
【００３６】
天井画像６０、６０’を補正処理した後、制御部１８は、補正処理済みの天井画像を極座標表示して得た極座標表示画像６０Ａ’と前にビジョンカメラ１４により記憶された極座標表示画像６０Ａとを比較し、類似度の高い部分間のシフトされた距離Ｓを算出して回転角度を計算する。
【００３７】
これを、図５を参照してより詳細に説明する。図５は、ロボット掃除機１０が一定の角度に回転する前の極座標表示画像６０Ａとロボット掃除機１０が一定の角度に回転した後の極座標表示画像６０Ａ’との類似度を測定し、類似度の高い部分間のシフトされた距離Ｓを取り出すために両者の極座標表示画像６０Ａ、６０Ａ’を水平方向にサーキュラー整合する方法を例示している。
【００３８】
より詳細に説明すると、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、制御部１８は、まず、Ｘ、Ｙ軸からなる直交座標系（ｘ、ｙ）を極座標
【００３９】
【数２】
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のパラメーターに変換する次の式（１）を用いて、上方ビジョンカメラ１４で撮像し補正処理した天井画像６０、６０’の全体の画面内にある構造物の画像６３、６３’を含む任意の領域Ａ、Ａ’を中心点６５、６５’から極座標表示した後、Ｙ軸方向に投射して極座標表示画像６０Ａ、６０Ａ’を取り出す。
【００４０】
【数３】
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この時、極座標表示画像６０Ａ、６０Ａ’を取り出す任意の領域Ａ、Ａ’は、大きさによらず天井画像６０、６０’の全体の画面内の同一部分と設定される。また、図示した天井画像６０、６０’には、例示の便宜のために構造物の画像６３、６３’を除く照明灯等のような画像は省かれている。
【００４１】
その後、図５に示すように、制御部１８は、ロボット掃除機１０が一定の角度に回転する前の天井画像６０の極座標表示画像６０Ａとロボット掃除機１０が一定の角度に回転した後の極座標表示画像６０Ａ’とを水平方向にサーキュラー整合して両者間の類似度を測定し、類似度の高い部分間のシフトされた距離Ｓを計算した後、この距離Ｓをもってロボット掃除機１０の回転角度を計算する。
【００４２】
また、回転角度を測定する過程において上方ビジョンカメラ１４で撮像した天井画像６０’から極座標表示画像６０Ａ’が捉えられない場合には、制御部１８は、走行距離検出センサー１２ｂのエンコーダーで算出された移動距離及び方向情報を用いて一時的に走行を制御することができる。
【００４３】
以上の説明では、ロボット掃除機１０の制御部１８が上方ビジョンカメラ１４で撮像した天井画像６０、６０’の極座標表示画像６０Ａ、６０Ａ’を用いて独自的に回転角度が測定可能な例を説明した。
【００４４】
本発明の他の様態によれば、ロボット掃除機１０の天井画像６０、６０’の極座標表示及びサーキュラー整合処理時に必要とされる演算処理負担を軽減するためにロボット掃除機１０の天井画像６０、６０’の極座標表示及びサーキュラー整合処理を外部で処理するようにロボット掃除機システムが構築される。
【００４５】
このためにロボット掃除機１０は、撮像した画像情報を外部に無線で送出し、外部から受信した制御信号により動作するように構成され、遠隔制御ユニット４０は、ロボット掃除機１０の駆動を無線で制御しつつロボット掃除機１０の走行を制御する。
【００４６】
遠隔制御ユニット４０は、無線中継器４１と中央制御装置５０を備える。
【００４７】
無線中継器４１は、ロボット掃除機１０から受信した無線信号を処理し、有線を通して中央制御装置５０に伝送し、中央制御装置５０では、この受信した信号をアンテナ４２を介して無線でロボット掃除機１０に送出する。
【００４８】
中央制御装置５０は、通常のコンピューターで構築され、その一例が図３に示されている。同図に示すように、中央制御装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、表示装置５４、入力装置５５、記憶装置５６、及び通信装置５７を備える。
【００４９】
記憶装置５６には、ロボット掃除機１０を制御しロボット掃除機１０から伝送された信号を処理するロボット掃除機ドライバ５６ａがインストールされている。
【００５０】
ロボット掃除機ドライバ５６ａは、ロボット掃除機１０の制御が設定できるメニューを表示装置５４を介して提供し、提供されたメニューに対しユーザーから選択されたメニュー項目がロボット掃除機により実行できるように処理する。前記メニューは、上位分類として掃除作業の実行、監視作業の実行を含み、上位分類に対する下位選択メニューとして作業対象領域の選択リスト、作業方式等の適用される機器で支援可能な多数のメニューが提供されることが好ましい。
【００５１】
ロボット掃除機ドライバ５６ａは、ロボット掃除機１０を制御し上方ビジョンカメラ１４から受信した天井画像６０’を極座標表示して得た極座標表示画像６０Ａ’と前に記憶された天井画像６０の極座標表示画像６０Ａを用いて、前述した方式によりロボット掃除機１０の回転角度を判断する。
【００５２】
ロボット掃除機１０の制御部１８は、ロボット掃除機ドライバ５６ａから無線中継器４１を介して受信した制御情報によって駆動部１５を制御し、回転角度の測定のための画像演算処理といった負担は省かれる。また、制御部１８は、走行中に撮像した天井画像を無線中継器４１を介して中央制御装置５０に伝送する。
【００５３】
以下では、本発明の第１の実施例に係るロボット掃除機の経路補正方法を、図７を参照してより詳細に説明する。
【００５４】
まず、制御部１８は、任意の位置に停止していたロボット掃除機１０にキー入力装置または外部からの無線により作業要請信号が受信されたか否かを判断する（Ｓ１）。
【００５５】
作業要請信号が受信されたと判断されると、制御部１８は、駆動部１５とセンサー部１２に走行コマンド及びセンシング信号を送出する。
【００５６】
しかして、駆動部１５は、制御部１８からの信号によってモーター１５ｅ、１５ｆを駆動させ、予めプログラムされた作業走行経路に沿って走行を開始する（Ｓ２）。
【００５７】
この時、センサー部１２も障害物検出センサー１２ａと走行距離検出センサー１２ｂを稼動し、センシング信号を制御部１８に送信するようになる。
【００５８】
このように、ロボット掃除機１０が走行している間、制御部１８は、障害物検出センサー１２ａが壁６１、６１’のような障害物を認識したか否か、または、予めプログラムされた作業走行経路に沿ってロボット掃除機１０の走行方向を変更する必要があるか否かを判断する（Ｓ３）。ここでは、説明の便宜のためにロボット掃除機１０が予めプログラムされた作業走行経路に沿って走行方向を変更する場合を説明する。
【００５９】
Ｓ３ステップでの判断の結果、ロボット掃除機１０が走行方向を変更することが必要であると判断されると、制御部１８は、駆動部１５のモーター１５ｅ、１５ｆの動作を中止し、上方ビジョンカメラ１４で天井画像６０を撮像し、撮像した天井画像６０を補正処理及び極座標表示して極座標表示画像６０Ａを取り出し、取り出した極座標表示画像データを初期値として記憶する（Ｓ４）。
【００６０】
その後、制御部１８は、予めプログラムされた走行経路の走行角度に合わせて走行方向を変更するよう要請するコマンドを駆動部１５のモーター１５ｅ、１５ｆに送信してロボット掃除機１０の走行角度を変更する（Ｓ５）。
【００６１】
ロボット掃除機１０の駆動部１５による走行角度の変更後、制御部１８は、上方ビジョンカメラ１４で再度天井画像６０’を撮像し、これを補正処理及び極座標表示して極座標表示画像６０Ａ’を取り出し、この極座標表示画像６０Ａ’と前に記憶された初期の極座標表示画像データとをサーキュラー整合してロボット掃除機１０の回転角度を計算する（Ｓ６）。
【００６２】
次いで、制御部１８は、予めプログラムされた作業走行経路の走行方向と計算したロボット掃除機１０の回転角度とを比較して一致するか否かを判断する（Ｓ７）。
【００６３】
Ｓ７ステップでの判断の結果、走行方向と計算したロボット掃除機１０の回転角度とが一致しておらず走行角度の補正が必要であると判断すると、制御部１８は、計算したロボット掃除機１０の回転角度情報を用いて、補正を必要とする角度の分ロボット掃除機１０の走行角度を補正するように駆動部１５のモーター１５ｅ、１５ｆを制御する（Ｓ８）。
【００６４】
ロボット掃除機１０の駆動部１５による走行角度の補正後、制御部１８は、駆動部１５のモーター１５ｅ、１５ｆを駆動して走行を続ける（Ｓ９）。
【００６５】
以降、作業、例えば、目的地への移動、または作業走行経路に沿って走行しながら行う掃除または監視作業が完了したか否かを判断し（Ｓ１０）、作業が完了していないと判断されると、作業が完了するまでＳ３乃至Ｓ１０ステップを繰り返す。
【００６６】
以下では、本発明の第２の実施例に係るロボット掃除機の経路補正方法を、図８を参照してより詳細に説明する。
【００６７】
まず、制御部１８は、任意の位置に停止していたロボット掃除機１０にキー入力装置または外部からの無線により作業要請信号が受信されたか否かを判断した後（Ｓ１）、第１の実施例に係るロボット掃除機の経路補正方法と同様に、Ｓ２乃至Ｓ４ステップまでを行う。
【００６８】
Ｓ４ステップを行った後、制御部１８は、予めプログラムされた作業走行経路の走行角度に合わせて走行方向を変更するよう要請するコマンドを駆動部１５のモーター１５ｅ、１５ｆに送信してロボット掃除機１０の走行角度を変更すると共に、ロボット掃除機１０が駆動部１５により走行角度を変更する間、上方ビジョンカメラ１４でリアルタイムまたは一定時間の間隔でリアルタイムの天井画像６０’を撮像し、このリアルタイムの天井画像６０’を補正及び極座標表示してリアルタイムの極座標表示画像６０Ａ’を取り出した後、このリアルタイムの極座標表示画像データと前に記憶された初期の極座標表示画像６０Ａのデータとをサーキュラー整合してロボット掃除機１０の回転角度をリアルタイムまたは一定時間の間隔で計算する（Ｓ５’）。
【００６９】
次いで、制御部１８は、リアルタイムまたは一定時間の間隔で計算したロボット掃除機１０の回転角度と予めプログラムされた作業走行経路の走行方向とが一致するか否かを判断する（Ｓ６’）。
【００７０】
Ｓ６’ステップでの判断の結果、ロボット掃除機１０の回転角度とロボット掃除機１０の作業走行経路の走行方向とが一致すると判断されると、制御部１８は、ロボット掃除機１０の走行角度の変更を停止するように駆動部１５の駆動を中止する（Ｓ７’）。
【００７１】
その後、制御部１８は、駆動部１５のモーター１５ｅ、１５ｆを駆動して走行を続ける（Ｓ８’）。
【００７２】
以降、作業、例えば、目的地への移動、または作業走行経路に沿って走行しながら行う掃除または監視作業が完了したか否かを判断し（Ｓ９’）、作業が完了していないと判断されると、作業が完了するまでＳ３乃至Ｓ９’ステップを繰り返す。
【００７３】
以上、本発明の好適な実施例について図示し、また説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ビジョンカメラを使用するロボット掃除機のような移動ロボットまたは移動ロボットシステムに適用され、ビジョンカメラで撮像した画像情報を用いて回転角度を測定し、独自的に経路を補正するのに使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る移動ロボットが適用されたロボット掃除機のカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る移動ロボットシステムが適用されたロボット掃除機システムを示すブロック図である。
【図３】図２の中央制御装置を示すブロック図である。
【図４】図１のロボット掃除機の上方ビジョンカメラで撮像した画像を補正処理した例を示す図である。
【図５】図１のロボット掃除機が一定の角度に回転する前の極座標表示画像と一定の角度に回転した後の極座標表示画像とをサーキュラー整合する原理を示す図である。
【図６Ａ】図１のロボット掃除機の上方ビジョンカメラで撮像し補正処理した天井画像から極座標表示画像を取り出す原理を示す図である。
【図６Ｂ】図１のロボット掃除機の上方ビジョンカメラで撮像し補正処理した天井画像から極座標表示画像を取り出す原理を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る移動ロボットが適用されたロボット掃除機の経路補正方法を例示するフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例に係る移動ロボットが適用されたロボット掃除機の経路補正方法を例示するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１０  ロボット掃除機
１１  吸塵部
１２  センサー部
１３、１４  ビジョンカメラ
１５  駆動部
１６  記憶装置
１７  送／受信部
１８  制御部
４１  無線中継器
５０  中央制御装置
５１  中央処理装置（ＣＰＵ）
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  表示装置
５５  入力装置
５６  記憶装置
５７  通信装置
６０、６０’  天井画像
６０Ａ、６０Ａ’  極座標表示画像
６３、６３’  構造物
６５、６５’  中心点
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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