(57)【要約】【課題】 本発明は、安価な製造コストで様々な機能が行える移動ロボットを提供することのできる、交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムおよびその制御方法を提供する。【解決手段】 本発明に係る移動ロボットシステム１は、それぞれ異なる作業を行なう複数の作業モジュール１０（１１〜１４）と、複数の作業モジュール１０（１１〜１４）を固定するモジュールステーション２０と、行われる作業によりモジュールステーション２０から複数の作業モジュール１０（１１〜１４）のうち１つを選択して結合し、自ら走行し作業を行なう移動ロボット４０とを含んで構成される。【選択図】   図１
2007068972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる作業を行なう複数の作業モジュールと、
前記複数の作業モジュールを固定するモジュール固定部を含むモジュールステーションと、
行われる作業により前記モジュールステーションから前記複数の作業モジュールのうち１つを選択して結合し、自ら走行し作業を行なう移動ロボットと、
を含むことを特徴とする交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム。
【請求項２】
前記移動ロボットは、
本体に設けられる駆動部と、
前記本体の一方に設けられ、前記複数の作業モジュールのうち１つと結合されるモジュールドッキング部と、
前記本体の一方に前記モジュールドッキング部の周りに設けられ、結合された作業モジュールに電気供給する電気連結部と、
前記電気連結部と同じ側に設けられ、結合された作業モジュールと信号のやり取りを行う信号連結部と、
前記本体に設けられ、前記駆動部を制御し前記モジュールドッキング部、電気連結部、信号連結部を前記複数の作業モジュールのうち１つと接続させてから作業を行うロボット制御部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム。
【請求項３】
前記ロボット制御部は、前記複数の作業モジュールに対応する複数の移動経路を記憶し、前記複数の移動経路のうち前記モジュールドッキング部に結合された作業モジュールに対応する移動経路を選択し、それに応じて走行しながら作業するよう前記移動ロボットを制御することを特徴とする請求項２に記載の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム。
【請求項４】
前記複数の作業モジュールは、
モジュール本体と、
前記モジュール本体に設けられ、所定の作業を行なう作業部と、
前記モジュール本体の一方に設けられ、前記モジュールステーションのモジュール固定部に固定される被固定部と、
前記モジュール本体の他方に設けられ、前記移動ロボットのモジュールドッキング部に結合される被ドッキング部と、
前記モジュール本体の他方に前記被ドッキング部の近くに設けられ、前記移動ロボットの信号連結部および電気連結部にそれぞれ連結される被信号連結部および被電気連結部と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム。
【請求項５】
前記複数の作業モジュールの作業部は、それぞれ真空掃除装置、水雑巾掃除装置、殺菌装置、空気清浄装置であることを特徴とする請求項４に記載の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム。
【請求項６】
前記モジュールドッキング部は、電磁石で形成されることを特徴とする請求項４に記載の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム。
【請求項７】
移動ロボットが作業に利用すべき作業モジュールを選択するステップと、
前記移動ロボットがモジュールステーションから使用すべき作業モジュールを結合するステップと、
前記移動ロボットが結合した作業モジュールを用いて作業を行うステップと
を含むことを特徴とする移動ロボットシステムの制御方法。
【請求項８】
前記移動ロボットに作業モジュールが結合されていれば、現在結合されている作業モジュールが使用すべき作業モジュールであるかを判断するステップと、
前記結合されている作業モジュールが使用すべき作業モジュールでなければ、前記結合されている作業モジュールを前記モジュールステーションに分離固定するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の移動ロボットシステムの制御方法。
【請求項９】
前記作用モジュールの分離固定ステップは、
前記移動ロボットに結合されている作業モジュールを分離固定すべく、前記モジュールステーションの位置を確認するステップと、
前記移動ロボットが前記結合されている作業モジュールを、確認された前記モジュールステーションの位置に固定するステップと、
前記移動ロボットが前記結合されている作業モジュールを分離し移動するステップと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の移動ロボットシステムの制御方法。
【請求項１０】
前記作業モジュールの結合ステップは、
前記移動ロボットが使用すべき作業モジュールの位置を確認するステップと、
前記移動ロボットが移動し前記作業モジュールにドッキングするステップと、
前記移動ロボットがドッキング完了信号を発信するステップと、
前記モジュールステーションが前記ドッキング完了信号を受信すると、前記作業モジュールの固定を解除するステップと、
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システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットに関し、詳細には交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動ロボットは、自ら走行しながら掃除や監視のような特定作業を行なうロボットである。最近では、係る移動ロボットのなかで真空掃除を行うことのできる掃除ロボットが新たに出回っている。新たな掃除ロボットの市場では、その市場の占有率を高めるため、真空掃除作業以外に様々な機能が備えられた掃除ロボットを発売している。現在の掃除ロボットは、水雑巾掃除機能、スチーム掃除機能、殺菌機能、空気清浄機能、加湿器機能などが加えられている。
【０００３】
しかしながら、現在市販中の掃除ロボットは、上記機能のうち１機能、あるいは２機能しか備えていないので、ユーザが多機能を有する掃除ロボットを望む時には対応できない。
【０００４】
係る問題を解決するため前述の多機能を全て備えた掃除ロボットは、そのサイズおよび重量が増加してしまう問題点を有している。これにより、駆動モータの容量も増加することから掃除ロボットの製造コストも上昇する。
【０００５】
さらに、前述の多機能を全て備えた掃除ロボットは、全ての機能を一度に購入することになるので、一部機能のみを必要とするユーザからみればコスト負担がかかる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、多数の作業を行なうことのできる移動ロボットシステムを提供しながらも、製造コストの上昇を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述のような本発明の目的は、それぞれ異なる作業を行なう複数の作業モジュールと、前記複数の作業モジュールを固定するモジュールステーションと、行われる作業により前記モジュールステーションから前記複数の作業モジュールのうち１つを選択して結合し、自ら走行し作業を行なう移動ロボットと、を含む交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムを提供することにより達成される。
【０００８】
なお、前記移動ロボットは、本体に設けられる駆動部と、前記本体の一方に設けられ、前記複数の作業モジュールのうち１つと結合されるモジュールドッキング部と、前記本体の一方に前記モジュールドッキング部の周りに設けられ、結合された作業モジュールに電気供給する電気連結部と、前記電気連結部の一方に設けられ、結合された作業モジュールと信号のやり取りを行う信号連結部と、前記本体に設けられ、前記駆動部を制御し前記モジュールドッキング部、電気連結部、信号連結部を前記複数の作業モジュールのうち１つと接続させてから作業を行うロボット制御部と、を含む。
【０００９】
このとき、前記ロボット制御部は、前記複数の作業モジュールに対応する複数の移動経路を記憶し、前記複数の移動経路のうち前記モジュールドッキング部に結合された作業モジュールに対応する移動経路を選択し、それに応じて走行しながら作業するよう前記移動ロボットを制御することを特徴とする請求項２に記載の交換可能な複数の作業モジュールを有することが好ましい。
【００１０】
また、前記複数の作業モジュールは、モジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、所定の作業を行なう作業部と、前記モジュール本体の一方に設けられ、前記モジュールステーションのモジュール固定部に固定される被固定部と、前記モジュール本体の他方に設けられ、前記移動ロボットのモジュールドッキング部に結合される被ドッキング部と、前記モジュール本体の他方に前記被ドッキング部の近くに設けられ、前記移動ロボットの信号連結部および電気連結部にそれぞれ連結される被信号連結部および被電気連結部と、を含む。
【００１１】
なお、前記複数の作業モジュールの作業部は、それぞれ真空掃除装置、水雑巾掃除装置、殺菌装置、空気清浄装置であることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記モジュールドッキング部は、電磁石で形成されることが好ましい。
本発明の他の側面から、前述のような本発明の目的は、移動ロボットが作業に利用すべき作業モジュールを選択するステップと、前記移動ロボットがモジュールステーションから使用すべき作業モジュールを結合するステップと、前記移動ロボットが結合した作業モジュールを用いて作業を行うステップと、を含む移動ロボットシステムの制御方法を提供することにより達成される。
【００１３】
なお、前記移動ロボットに作業モジュールが結合されていれば、現在結合されている作業モジュールが使用すべき作業モジュールであるかを判断するステップと、前記結合されている作業モジュールが使用すべき作業モジュールでなければ、前記結合されている作業モジュールを前記モジュールステーションに分離固定するステップと、前記移動ロボットがモジュールステーションから使用すべき作業モジュールを結合するステップと、を含む。
【００１４】
また、前記作用モジュールの分離固定ステップは、前記移動ロボットに結合されている作業モジュールを分離固定すべく、前記モジュールステーションの位置を確認するステップと、前記移動ロボットが前記結合されている作業モジュールを、確認された前記モジュールステーションの位置に固定するステップと、前記移動ロボットが前記結合されている作業モジュールを分離し移動するステップと、を含む。
【００１５】
なお、前記作業モジュールの結合ステップは、前記移動ロボットが使用すべき作業モジュールの位置を確認するステップと、前記移動ロボットが移動し前記作業モジュールにドッキングするステップと、前記移動ロボットがドッキング完了信号を発信するステップと、前記モジュールステーションが前記ドッキング完了信号を受信すると、前記作業モジュールの固定を解除するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムおよびその制御方法によると、移動ロボットは、異なる機能を有する複数の作業モジュールから１つの作業モジュールを結合し作業を行う構成となっているので、そのサイズおよび重量が従来の移動ロボットに比べて増加しない。
【００１７】
また、移動ロボットが、モジュールステーションに固定されている多数の機能を有する複数の作業モジュールから必要な機能を行う作業モジュールを選択し作業を行なうことができるため、ユーザの望む様々な作業を行うことができる。従って、本発明による交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムによると、製造コストの上昇なしに多様な作業が行える。
【００１８】
また、本発明による交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムおよびその制御方法によると、作業モジュールとモジュールステーションが機能別にモジュール化されているので、ユーザの必要に応じて作業モジュールを購入し移動ロボットの機能を拡大できる。つまり、最初に充電ユニットと１つのモジュール固定部のみを有するモジュールステーションと掃除モジュールを有する移動ロボットを購入し、その後、水雑巾モジュールとモジュール固定部を購入しモジュールステーションを拡張することによって、移動ロボットの機能は、掃除機能を始め水雑巾掃除機能まで拡張される。従って、購買初期においてユーザはそれほどの負担がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて、本発明に係る交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムの実施形態について説明する。ただし、本発明を説明するに当って、関連の公知機能あるいは構成要素に対する詳説および図示は除く。以下、移動ロボットの代表的な例として、真空掃除機の機能を有する掃除ロボットについて説明する。
【実施例】
【００２０】
図１ないし図４に基づくと、本発明の一実施の形態に係る交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム１は、複数の作業モジュール１０、モジュールステーション２０、移動ロボット４０を含む。
【００２１】
複数の作業モジュール１０のそれぞれは、モジュール本体１５、作業部１６、被固定部１９、被ドッキング部５７、被信号連結部１８、被電気連結部１７を備える。
【００２２】
作業部１６は、モジュール本体１５に設けられ所定の作業を行なう。この作業部１６は、目的とする作業モジュール１０の機能に応じて多様に設けられる。例えば、真空掃除することのできる作業モジュール（以下、掃除モジュール）は、作業部１６に真空掃除装置が設けられる。真空掃除装置は、真空掃除できるようモジュール本体１５の下部に設けられ、ゴミを吸引する吸入口、吸引力を発生させる吸入部、および吸引されたゴミを分離回収する集塵部から形成されている。また、水雑巾掃除の可能な作業モジュール（以下、水雑巾モジュール）の場合には、作業部１６に水雑巾掃除装置が設けられ、空気清浄機能を有する作業モジュール（以下、空気清浄モジュール）の場合には、空気清浄装置が設けられる。さらに、スチーム掃除機能を有する場合には（以下、スチームモジュール）スチーム掃除装置、殺菌機能を有する場合（以下、殺菌モジュール）には殺菌装置が設けられる。このように、それぞれの機能を具現する装置は公知技術であるのでその詳説は省略する。
【００２３】
被固定部１９は、モジュール本体１５の一方に設けられ、モジュールステーション２０のモジュール固定部３１，３２，３３，３４により固定される。即ち、被固定部１９は、モジュールステーション２０に備えられた複数のモジュール固定部３１〜３４のいずれか１つのモジュール固定部に固定され、作業モジュール１０を固定させる。従って、移動ロボット４０が作業モジュール１０にドッキングされている間、作業モジュール１０は動かない。係る作業モジュール１０の被固定部１９とモジュールステーション２０のモジュール固定部３１〜３４の構造は、電磁石を用いる方式など、公知の方式であるのでその詳説は省略する。
【００２４】
被ドッキング部５７は、モジュール本体１５の他方に設けられ、移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３と結合する。作業モジュール１０の被ドッキング部５７が移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３と結合すると、作業モジュール１０が移動ロボット４０と共に移動し、移動ロボット４０のロボット制御部４６により所定作業を行なう。モジュールドッキング部４３と被ドッキング部５７は、電磁石を用いる方式で構成される。本実施の形態では、被ドッキング部５７は、鉄のような磁石に引きつけられる性質を有する材質を用いて２つの円形突起状で成型した。また、移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３は、作業モジュール１０の被ドッキング部５７の形状に応じて成型される。従って、モジュールドッキング部４３は被ドッキング部５７をなしている２つの円形突起を挿入できる２つの円形の溝に形成される。また、モジュールドッキング部４３は、電磁石から構成されているので、被ドッキング部５７がモジュールドッキング部４３に挿入された状態で電源を入れると、モジュールドッキング部４３が磁化されることにより被ドッキング部５７がモジュールドッキング部４３と結合される。なお、モジュールドッキング部４３の磁力は、移動ロボット４０が走行する間に作業モジュール１０が移動ロボット４０から分離されない程度とする。モジュールドッキング部４３と被ドッキング部５７の構造は、前述のような電磁石を用いる方式以外に多様な方式が利用できることは言うまでもない。
【００２５】
被信号連結部１８は、被ドッキング部５７が設けられたモジュール本体１５の側面の前記被ドッキング部５７の近くに設けられ、移動ロボット４０の信号連結部４５と接続される。つまり、移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３が作業モジュール１０の被ドッキング部５７と結合されると、移動ロボット４０の信号連結部４５と作業モジュール１０の被信号連結部１８とが接続されることにより、ロボット制御部４６が作業モジュール１０を制御することができる。
【００２６】
被電気連結部１７は、被ドッキング部５７の設けられたモジュール本体１５の側面の被ドッキング部５７の近くに被信号連結部１８と並んで設けられ、移動ロボット４０の電気連結部４４と接続される。即ち、移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３が作業モジュール１０の被ドッキング部５７と結合すると、移動ロボット４０の電気連結部４４と作業モジュール１０の被電気連結部１７とが接続されることにより、作業モジュール１０に電気を供給する。
【００２７】
モジュール本体１５の下面には、作業モジュール１０の移動を補助するための補助輪９を設けることが好ましい。この補助輪９は、作業モジュール１０のサイズに応じて適した数量で設けられる。
【００２８】
モジュールステーション２０は、前述した複数の作業モジュール１０をそれぞれ一定位置に固定することによって、移動ロボット４０が作業モジュール１０を交替可能にする。係るモジュールステーション２０は、ベース２２、充電ユニット２１、複数のモジュール固定部３１〜３４、ステーション送受信部３９、ステーション制御部２９を備える。
【００２９】
充電ユニット２１は常用電源８と接続され、移動ロボット４０の充電バッテリ４７を充電するのに使用される。従って、充電ユニット２１は、充電バッテリ４７と接続される充電端子２３を備える。また、充電端子２３側には、充電ユニット２１の位置を確認することのできる識別部材２４（図３参照）が設けられる。この充電ユニット２１の識別部材２４により、移動ロボット４０は充電ユニット２１の位置を確認できる。
【００３０】
複数のモジュール固定部３１〜３４は、ベース２２の前方に設けられ、複数のモジュール固定部３１〜３４それぞれは、使用される複数の作業モジュール１０（１１〜１４）それぞれに対応されて設けられる。即ち、モジュール固定部３１〜３４の１つには、作業モジュール１０（１１〜１４）のうち１つが固定される。従って、モジュール固定部３１〜３４は、作業モジュール１０（１１〜１４）の被固定部１９の形状に応じて成型される。また、モジュール固定部３１〜３４側には、このモジュール固定部３１〜３４を識別することができるように識別部材２５〜２８（図３参照）が設けられている。従って、移動ロボット４０は、この識別部材２５〜２８を用いて作業モジュール１０（１１〜１４）がモジュールステーション２０のいずれのモジュール固定部３１〜３４に位置しているかが分かる。本実施の形態のモジュールステーション２０は、４つのモジュール固定部３１〜３４を備えている。図１に示すように、充電ユニット２１と同じ側に、それぞれ掃除モジュール１１、水雑巾モジュール１２、空気清浄モジュール１３、殺菌モジュール１４を固定する４つのモジュール固定部、即ち、第１ないし第４モジュール固定部３１〜３４が順次設けられている。
【００３１】
係る充電ユニット２１と複数のモジュール固定部３１〜３４を識別するための識別部材２４〜２８は、移動ロボット４０に設けられるステーション検出部４９の構成に基づいて多様に構成される。例えば、ステーション検出部４９としてビジョンカメラを使用する場合、ビジョンカメラで認識できる標識で識別部材２４〜２８を形成する。ステーション検出部４９として超音波センサを使用する場合には、特定周波数の超音波を発信する超音波発信部で識別部材２４〜２８を構成する。
【００３２】
ステーション送受信部３９は、ロボット制御部４６のロボット送受信部４８から信号を受信し、その信号をステーション制御部２９に伝送する。また、ステーション制御部２９から信号を受けて発信する。
【００３３】
ステーション制御部２９は、ステーション送受信部３９から伝送されたロボット制御部４６の信号に応じて、複数のモジュール固定部３１〜３４と充電ユニット２１を制御する。
【００３４】
また、モジュールステーション２０は、前述したように、ベース２２に複数のモジュール固定部３１〜３４を設けることもできるが、図３のように充電ユニット２１とモジュール化された複数のモジュール固定ユニット３５〜３８を組立てて構成することもできる。なお、モジュール固定ユニット３５〜３８はそれぞれ１つのモジュール固定部３１〜３４と識別部材２５〜２８、およびこれを支持するハウジング３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａから構成される。このようにモジュール固定ユニット３５〜３８を使用すれば、ユーザは必要に応じて作業モジュール１０とそれに対応するモジュール固定ユニット３５〜３８を選択的に購買しモジュールステーション２０を組立てることができることから、便利に使えると同時にコスト面においても有利である。
【００３５】
移動ロボット４０は、行う作業の種類に応じてモジュールステーション２０から複数の作業モジュール１０（１１〜１４）のいずれか１つを選択結合し、自ら走行しながら作業を行なう。移動ロボット４０は、本体４１、駆動部４２、モジュールドッキング部４３、電気連結部４４、信号連結部４５、ロボット制御部４６、充電バッテリ４７、ロボット送受信部４８、ステーション検出部４９、位置検出部５０を含んでなる。
【００３６】
駆動部４２は本体４１に設けられ、ロボット制御部４６の制御により移動ロボット４０を走行させる。
【００３７】
モジュールドッキング部４３は本体４１の一方に設けられ、複数の作業モジュール１０（１１〜１４）のうちいずれか１つと結合されるよう構成する。モジュールドッキング部４３は前述したように、作業モジュール１０の被ドッキング部５７の形状に対応して形成される。また、本実施の形態の場合にはモジュールドッキング部４３は電磁石から形成され、ロボット制御部４６の信号により充電バッテリ４７から電気が印加され電源をオン／オフするよう構成されている。
【００３８】
電気連結部４４は、モジュールドッキング部４３が設けられた本体４１の一方のモジュールドッキング部４３の近くに設けられ、作業モジュール１０の被電気連結部１７と接続されて作業モジュール１０の作業部１６に電気を供給する。電気連結部４４はコネクターから構成され、モジュールドッキング部４３が被ドッキング部５７と結合するとき被電気連結部１７と接続される。
【００３９】
信号連結部４５は、本体４１の一方に設けられた電気連結部４４の一方に設けられ、作業モジュール１０の被信号連結部１８と接続され、作業モジュール１０の作業部１６と信号のやり取りをする。信号連結部４５はコネクターから構成され、モジュールドッキング部４３と被ドッキング部５７とが結合するとき、被信号連結部１８と接続される。
【００４０】
ロボット制御部４６は本体４１に設けられ、駆動部４２、モジュールドッキング部４３、電気連結部４４、信号連結部４５、充電バッテリ４７、ロボット送受信部４８、ステーション検出部４９、位置検出部５０を制御する。
【００４１】
ロボット制御部４６は、ステーション検出部４９を用いて、結合すべく作業モジュール１０が固定されているモジュール固定部３１〜３４を検出する。その後、駆動部４２を制御し、モジュールドッキング部４３が作業モジュール１０の被ドッキング部５７に挿入されるようにして、作業モジュール１０を移動ロボット４０に結合させる。
【００４２】
また、ロボット制御部４６は、充電バッテリ４７の充電量を検出した後、必要な場合、充電バッテリ４７を充電端子２３に接続させて充電する。なお、ロボット制御部４６は、ステーション検出部４９とモジュールステーション２０の識別部材２４を用いて充電端子２３の位置を認識する。
【００４３】
ロボット制御部４６は、結合された作業モジュール１０を制御して所定の作業を行なうことができるよう、掃除制御部５２、水雑巾制御部５３、殺菌制御部５４、空気清浄制御部５５を含んでなる。このとき、ロボット制御部４６は、それぞれの作業が最も効率よく行なわれるよう、設定された複数の移動経路をメモリ５１に記憶しておく。例えば、掃除作業を行なう作業モジュール（以下、掃除モジュール）１１が移動ロボット４０と結合された場合に、ロボット制御部４６は、メモリ５１に記憶された複数の移動経路のうち掃除作業用の移動経路に応じて駆動部４２を制御する。すると、移動ロボット４０は、真空掃除に最適な経路に沿って移動し、移動中に、掃除制御部５２は掃除モジュール１１の真空掃除装置を制御する。即ち、ロボット制御部４６は、複数の作業モジュール１１，１２，１３，１４にそれぞれ最適な複数の移動経路を記憶し、記憶された複数の移動経路のうちモジュールドッキング部４３に結合された作業モジュール１１〜１４に対応する移動経路を選択し、それに応じて走行しつつ所定の作業を行うよう移動ロボット４０を制御する。
【００４４】
充電バッテリ４７は、移動ロボット４０の構成要素に必要な電気を供給する電源供給装置である。本実施の場合には充電バッテリ４７を電源供給装置として使用したが、その他にも燃料電池などが用いられる。
【００４５】
ロボット送受信部４８は、ロボット制御部４６からの信号を受けて外部に発信し、遠隔制御装置（図示せず）やステーション送受信部３９から発信された信号を受信しロボット制御部４６に伝送する。ロボット制御部４６は、遠隔制御装置から受信される命令に応じて移動ロボット４０を制御し、指示された作業を行なう。また、ロボット制御部４６は、モジュールドッキング部４３が作業モジュール１０の被ドッキング部５７と結合されると、ロボット送受信部４８を介してステーション送受信部３９にドッキング完了信号を送信する。
【００４６】
ステーション検出部４９は、モジュールステーション２０に設けられた識別部材２４〜２８を用いてモジュールステーション２０の充電ユニット２１、複数のモジュール固定部３１〜３４の位置を検出する。
【００４７】
位置検出部５０は、移動ロボット４０の現位置を検出することによって、ビジョンカメラとビジョンボードを使用する方式など、公知のさまざまな方式により使用される。
【００４８】
以下、前述のような構成要素を有する本発明に係る交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム１について、添付された図に基づいて説明する。図１は、移動ロボット４０に空気清浄モジュール１３が結合されている状態を示す。
【００４９】
移動ロボット４０が真空掃除の遂行という命令を受けると、移動ロボット４０のロボット制御部４６は、複数の作業モジュール１１〜１４のうち真空掃除作業に使用すべく作業モジュール、即ち、掃除モジュール１１を選択する。それから、現在モジュールドッキング部４３に結合されている作業モジュール１０を用いて作業できるかを判断する。図1の場合には、空気清浄モジュール１３が結合されているので、指示された掃除作業を行なうことができない。従って、ロボット制御部４６は、空気清浄モジュール１３を掃除モジュール１１と交換する。ロボット制御部４６が、空気清浄モジュール１３を掃除モジュール１１に交換する方法について説明すると次の通りである。
【００５０】
まず、ロボット制御部４６は、結合されている空気清浄モジュール１３を分離させ、固定するモジュールステーション２０の第３モジュール固定部３３の位置を確認する。なお、ロボット制御部４６が空気清浄モジュール１３を固定するとき、第３モジュール固定部３３の位置を記憶している場合には、現在の位置から第３モジュール固定部３３までの移動経路を算出する。それから、算出した移動経路に沿って移動ロボット４０を移動させ、空気清浄モジュール１３をモジュールステーション２０の第３モジュール固定部３３に位置させる。なお、ロボット制御部４６が移動ロボット４０を移動させ、空気清浄モジュール１３を第３モジュール固定部３３に位置させる方法は公知である移動ロボット４０の充電装置位置への復帰方法に基づくので、その詳説は省略する。
【００５１】
空気清浄モジュール１３が第３モジュール固定部３３に位置すると、ステーション制御部２９は、第３モジュール固定部３３を制御して空気清浄モジュール１３を固定する。空気清浄モジュール１３の固定が完了されると、ロボット制御部４６は、モジュールドッキング部４３の電源を遮断し、駆動部４２を制御して移動ロボット４０と空気清浄モジュール１３とを分離させ移動させる。
【００５２】
続いて、ロボット制御部４６は、掃除モジュール１１が固定されているモジュールステーション２０の第１モジュール固定部３１の位置を確認し、移動ロボット４０が掃除モジュール１１と結合される最適な移動経路を算出する。それから、駆動部４２を制御し、移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３を掃除モジュール１１の被ドッキング部５７に挿入する。モジュールドッキング部４３が被ドッキング部５７に挿入されると、ロボット制御部４６は、モジュールドッキング部４３に電気を印加しモジュールドッキング部４３を磁化させる。すると、掃除モジュール１１が移動ロボット４０に結合され、移動ロボット４０が移動しながら作業を行なっても分離されない。移動ロボット４０が掃除モジュール１１と結合する過程は、公知である様々な移動ロボット４０の充電装置復帰方法と類似しているので、その詳説は省略する。
【００５３】
モジュールドッキング部４３と被ドッキング部５７との結合が完了すると、ロボット制御部４６は、ステーション制御部２９にドッキング完了信号を発信する。すると、ステーション制御部２９は、掃除モジュール１１を固定している第１モジュール固定部３１を制御して掃除モジュール１１の固定を解除する。第１モジュール固定部３１が掃除モジュール１１を解除すると、ロボット制御部４６は、駆動部４２を制御することで指示された命令に応じて掃除作業を行うよう移動ロボット４０を制御する。
【００５４】
また、掃除作業を完了し、水雑巾掃除を行う場合、ロボット制御部４６は、掃除モジュール１１を分離しモジュールステーション２０の第１モジュール固定部３１に固定させ、水雑巾モジュール１２を結合させる。なお、ロボット制御部４６が掃除モジュール１１を水雑巾モジュール１２に交換する過程は前述した説明と類似するので、その詳説は省略する。
【００５５】
以上、移動ロボット４０が作業モジュール１０と結合されている状態で他の作業モジュール１０に交換される場合について説明したが、移動ロボット４０が作業モジュール１０と結合されていない状態で、モジュールステーション２０に固定された複数の作業モジュール１１〜１４のいずれか作業モジュールと結合することもできる。この場合、移動ロボット４０が作業モジュール１０と結合する過程は前述と同一であるので、その詳説は省略する。
【００５６】
以下、本発明に係る他の側面からみた交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムの制御方法の一実施の形態について、添付の図５ないし図７に基づいて説明する。
【００５７】
交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム１において、移動ロボット４０のロボット制御部４６は、作業命令を受信すると、指示された作業に使用する作業モジュール１０を選択する（Ｓ１０）。それから移動ロボット４０に作業モジュール１０が結合されているかを判断する（Ｓ１１）。作業モジュール１０が結合されていない場合には、ロボット制御部４６は移動ロボット４０に使用する作業モジュール１０と結合する（Ｓ４０）。
【００５８】
しかし、移動ロボット４０に作業モジュール１０が結合されていると、ロボット制御部４６は、移動ロボット４０に現在結合されている作業モジュール１０が指示された作業に使用する作業モジュール１０であるかを判断する（Ｓ２０）。例えば、掃除作業命令を受信した場合、ロボット制御部４６は、移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３に結合されている作業モジュール１０が掃除モジュール１１であるかを判断する。もし、現在結合されている作業モジュール１０が作業に使用する作業モジュール１０である場合、移動ロボット４０のロボット制御部４６は、駆動部４２と作業モジュール１０の作業部１６を制御し指示された作業を行う（Ｓ５０）。
【００５９】
しかし、現在結合されている作業モジュール１０が使用する作業モジュール１０でない場合には、移動ロボット４０のロボット制御部４６は、結合された作業モジュール１０をモジュールステーション２０に分離固定させる（Ｓ３０）。図６に基づいて説明すると次の通りである。
【００６０】
移動ロボット４０のロボット制御部４６は、作業モジュール１０を分離固定させるモジュールステーション２０のモジュール固定部３１〜３４の位置を確認する（Ｓ３１）。続いて、ロボット制御部４６は、駆動部４２を制御して作業モジュール１０をモジュール固定部３１〜３４に移動させた後、モジュールステーション２０に作業モジュール１０を固定させる（Ｓ３２）。その後、ロボット制御部４６は、駆動部４２とモジュールドッキング部４３とを制御することで、移動ロボット４０と作業モジュール１０とを分離し移動させる（Ｓ３３）。なお、ロボット制御部４６は、移動ロボット４０が指示された作業に使用する作業モジュール１０と結合するために最も適した位置に移動するよう制御することが好ましい。
【００６１】
結合されていた作業モジュール１０の分離が完了すると、ロボット制御部４６は、移動ロボット４０が使用する作業モジュールと結合されるよう制御する。図７に基づいて説明すると次のとおりである。
【００６２】
移動ロボット４０のロボット制御部４６は、使用すべく作業モジュール１０が固定されているモジュールステーション２０のモジュール固定部３１〜３４の位置を確認する（Ｓ４１）。それから駆動部４２を制御し、移動ロボット４０が使用する作業モジュール１０の固定されているモジュールステーション２０のモジュール固定部３１〜３４へ移動させ、移動ロボット４０を作業モジュール１０に接続させる（Ｓ４２）。このとき、作業モジュール１０の被ドッキング部５７は、移動ロボット４０のモジュールドッキング部４３に挿入され、モジュールドッキング部４３の磁力により移動ロボット４０と結合する。使用する作業モジュール１０の結合が完了すると、移動ロボット４０のロボット制御部４６はドッキング完了信号を発信する（Ｓ４３）。すると、モジュールステーション２０のステーション制御部２９が、使用する作業モジュール１０を固定しているモジュール固定部３１〜３４の固定を解除する（Ｓ４４）。モジュール固定部３１〜３４が解除されると、移動ロボット１０は移動し指示された所定の作業を行なう（Ｓ５０）。
【００６３】
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが、本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムの一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムの作業モジュールと結合された移動ロボットを示す平面図である。
【図３】図１の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムのモジュールステーションの他の実施形態を示す正面図である。
【図４】図１の交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステムの機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る移動ロボットシステムの制御方法を示すフローチャートである。
【図６】図５の移動ロボットシステムの制御方法の作業モジュール分離固定段階を示すフローチャートである。
【図７】図５の移動ロボットシステムの制御方法の作業モジュール結合段階を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１      交換可能な複数の作業モジュールを有する移動ロボットシステム
１０、１１、１２，１３，１４  作業モジュール
１５      モジュール本体
１６      作業部
１７      被電気連結部
１８      被信号連結部
１９      被固定部
２０      モジュールステーション
２１      充電ユニット
２２      ベース
２３      充電端子
２４，２５，２６，２７，２８  識別部材
３１，３２，３３，３４    モジュール固定部
３５，３６，３７，３８    モジュール固定ユニット
３９      ステーション送受信部
４０      移動ロボット
４１      本体
４２      駆動部
４３      モジュールドッキング部
４４      電気連結部
４５      信号連結部
４６      ロボット制御部
５７      被ドッキング部
【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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