(57)【要約】【課題】無線通信により移動ロボットが所定の基地局などの位置に容易に帰還することができる制御方法を提供する。【解決手段】自立走行可能な移動ロボット２０と、移動ロボット２０の制御を行う基地局３０とを備え、基地局３０との間で無線により信号を送受信するように構成した移動ロボット２０の制御方法であって、移動ロボット２０および基地局３０は、移動ロボット２０が基地局３０から移動して信号の受信強度が予め設定した閾値以下に低下した場合に、その位置において相手からの信号の受信感度が最大となるアンテナの指向性方向の履歴情報を記録する記憶部を備え、移動ロボット２０が基地局３０に帰還する際に、記憶部に記録された履歴情報に基づいて基地局３０に帰還させるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自立走行可能な移動ロボットと、前記移動ロボットの制御を行う基地局とを備え、前記基地局との間で無線により信号を送受信するように構成した移動ロボットの制御方法であって、
前記移動ロボットおよび基地局の少なくとも一方は、移動ロボットが基地局から移動して信号の受信強度が予め設定した閾値以下に低下した場合に、その位置において相手からの信号の受信感度が最大となるアンテナの指向性方向の履歴情報を記録する記憶部を備え、前記移動ロボットが基地局に帰還する際に、前記記憶部に記録された履歴情報に基づいて基地局に帰還させるように制御することを特徴とする移動ロボットの制御方法。
【請求項２】
前記移動ロボットは、基地局からの信号を周期的に受信するアンテナと、前記アンテナの指向性方向を変更するアンテナ制御部と、基地局からの信号強度が最大になるように前記アンテナ制御部を制御し、アンテナの指向性方向を記憶部に記録する制御部とを備え、前記制御部は、アンテナから受信された信号強度が予め設定した閾値以下になった場合に、前記アンテナ制御部を制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の移動ロボットの制御方法。
【請求項３】
前記基地局は、移動ロボットからの信号を受信するとともに、移動ロボットに周期的に信号を送信するアンテナと、前記アンテナの指向性方向を変更するアンテナ制御部と、移動ロボットからの信号強度が最大になるように前記アンテナ制御部を制御し、アンテナの指向性方向を記憶部に記録する制御部とを備え、前記制御部は、アンテナから受信された信号強度が予め設定した閾値以下になった場合に、前記アンテナ制御部を制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の移動ロボットの制御方法。
【請求項４】
移動ロボットが基地局に帰還する場合に、信号の受信強度が閾値以上になる方向に移動させるとともに、前記記憶部に記録された履歴情報を逆順序に参照してアンテナの指向性方向を制御することを特徴とする請求項１記載の移動ロボットの制御方法。
【請求項５】
前記移動ロボットが基地局に帰還する場合に、記憶部に記録された履歴情報から前の座標位置に移動し、移動した位置におけるアンテナの指向性方向を切り替えて信号の受信強度が閾値以上になるように移動させることを特徴とする請求項１記載の移動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、自律移動する移動ロボットの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用のお掃除ロボットやセキュリティロボットなどが商品化されている。
【０００３】
これらのロボット製品は駆動用モータとカメラやセンサ類を備え、宅内を自律して移動することが出来る。例えば、お掃除ロボットは、ノズルやブラシなどの清掃手段と、部屋を移動するための駆動および制御手段と、走行時に障害物を検出する障害物検出手段と、位置を認識する位置認識手段とを備え、前記障害物検知手段によって掃除場所の周囲壁に沿って移動し、また前記位置認識手段によって掃除領域を認識し、その掃除領域内を移動して部屋全体を掃除するものである（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２５０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような移動ロボットにおいて、無線通信により移動ロボットが所定の基地局などの位置に容易に帰還することができる制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の移動ロボットの制御方法は、自立走行可能な移動ロボットと、前記移動ロボットの制御を行う基地局とを備え、前記基地局との間で無線により信号を送受信するように構成した移動ロボットの制御方法であって、前記移動ロボットおよび基地局の少なくとも一方は、移動ロボットが基地局から移動して信号の受信強度が予め設定した閾値以下に低下した場合に、その位置において相手からの信号の受信感度が最大となるアンテナの指向性方向の履歴情報を記録する記憶部を備え、前記移動ロボットが基地局に帰還する際に、前記記憶部に記録された履歴情報に基づいて基地局に帰還させるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、移動ロボットと基地局は、信号の受信強度が最大になるようにアンテナの指向性を切り替えるので、移動ロボットの自動帰還範囲が広がり、移動ロボットが基地局に帰還する場合には、アンテナの指向性を切り替えた履歴情報を使用して基地局の帰還経路に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態における移動ロボットの制御方法を説明するための宅内の配置図
【図２】本発明の一実施の形態による制御方法に用いる移動ロボットのブロック図
【図３】同じく基地局のブロック図
【図４】基地局と移動ロボットのそれぞれのアンテナ指向性を説明するための図
【図５】移動ロボットが移動した場合に選択される基地局と移動ロボットそれぞれのアンテナ指向性方向を説明するための図
【図６】移動ロボットの制御部の動作処理フローを示した図
【図７】本発明の他の実施の形態による制御方法において、基地局と移動ロボットのそれぞれのアンテナ指向性を説明するための図
【図８】移動ロボットが移動した場合に選択されるアンテナ指向性方向を説明するための図
【図９】本発明の他の実施の形態による制御方法において、移動ロボットの制御部の動作処理フローを示した図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態による移動ロボットの制御方法について、図１〜図９の図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態による移動ロボットの制御方法を説明するための宅内の配置図であり、図１において、横軸はＸ座標、縦軸はＹ座標を示しており、以下宅内１０の位置座標を（Ｘ，Ｙ）により記載する。
【００１１】
また、図１は、自立走行可能な移動ロボット２０が基地局３０から、座標Ｓ１、座標Ｓ２、座標Ｓ３、座標Ｓ４、座標Ｓ５と移動する場合を示す説明図である。なお、基地局３０は、移動ロボット２０の電源となるバッテリーへの充電動作や、移動ロボット２０との間で無線により制御信号を送受信することにより移動ロボット２０の制御動作を行うものである。
【００１２】
図２は、本発明の一実施の形態による制御方法に用いる移動ロボットのブロック図、図３は同じく基地局のブロック図である。
【００１３】
まず、移動ロボット２０は、図２に示すように、基地局３０からの信号を周期的に受信するアンテナ２１と、アンテナ２１から受信された信号から受信信号強度を計算する送受信部２２と、前記アンテナ２１の指向性方向を変更するアンテナ制御部２３と、障害物の有無や基地局３０からの相対位置を検出する超音波センサや方位センサなどからなる入力センサ２４と、基地局３０からの信号強度が最大になるように前記アンテナ制御部２３を制御し、アンテナ２１の指向性方向を記憶部２６に記録する制御部２５と、前記入力センサ２４からの情報に基づいて前記制御部２５により駆動が制御される移動用モータ２７とを備えている。前記制御部２５は、アンテナ２１から受信された受信信号強度が予め設定した閾値以下になった場合に、アンテナ制御部２３を制御する制御信号を出力する。
【００１４】
また、基地局３０は、図３に示すように、移動ロボット２０からの信号を受信するとともに、移動ロボット２０に周期的に信号を送信するアンテナ３１と、アンテナ３１を介して移動ロボット２０に送信する信号を発生するとともに、アンテナ３１から受信された信号から受信信号強度を計算する送受信部３２と、前記アンテナ３１の指向性方向を変更するアンテナ制御部３３と、移動ロボット２０の相対位置を検出する方位センサなどの入力センサ３４と、移動ロボット２０からの信号強度が最大になるように前記アンテナ制御部３３を制御し、アンテナ３１の指向性方向を記憶部３６に記録する制御部３５とを備えている。前記制御部３５は、アンテナ３１から受信された受信信号強度が予め設定した閾値以下になった場合に、アンテナ制御部３３を制御する制御信号を出力する。
【００１５】
図４（ａ）、（ｂ）は基地局３０と移動ロボット２０のそれぞれのアンテナ指向性を説明するための図であり、図４において、番号１から番号８は基地局３０と移動ロボット２０のアンテナ指向性方向を示すものである。図５は移動ロボットが移動した場合に選択される基地局と移動ロボットそれぞれのアンテナ指向性方向を説明するための図である。
【００１６】
以上のように構成された移動ロボットの制御方法において、基地局に帰還する場合の例を用いてその動作を説明する。
【００１７】
図１において、基地局３０は座標（５，６）に固定して設置し、移動ロボット２０は基地局３０と同じ座標（５，６）から、座標Ｓ１（６，６）、座標Ｓ２（６，７）、座標Ｓ３（６，９）、座標Ｓ４（４，９）、座標Ｓ５（２，９）へと順次に移動し、座標Ｓ５（２，９）から基地局３０の座標（５，６）に逆方向に順次に帰還する動作を行わせる。
【００１８】
まず、移動ロボット２０が基地局３０の座標から移動する場合の動作について説明する。
【００１９】
移動ロボット２０は、入力センサ２４を使用して障害物の有無や基地局３０からの相対位置を検出する。制御部２５は前記入力センサ２４からの情報に基づいて移動用モータ２７を駆動し、基地局３０の座標（５，６）から、座標Ｓ１（６，６）、座標Ｓ２（６，７）、座標Ｓ３（６，９）、座標Ｓ４（４，９）、座標Ｓ５（２，９）に順次移動する。
【００２０】
次に、移動ロボット２０が座標Ｓ５（２，９）から基地局３０の座標（５，６）に帰還する動作について説明する。
【００２１】
移動ロボット２０は、座標Ｓ５（２，９）において、基地局３０に帰還するモードに移行するものとする。帰還モードに移行する指示情報としては、移動ロボット２０の作業終了やバッテリー残量の低下、または基地局３０からの指令などがある。制御部２５は、入力センサ２４からの情報に基づいて移動用モータ２７を駆動し、座標Ｓ５（２，９）から座標Ｓ４（４，９）に向けて移動する。移動ロボット２０は、アンテナ２１を介して基地局３０からの信号を周期的に受信する。前記アンテナ２１から受信された信号は、送受信部２２において受信信号強度を計算し、予め設定した閾値以上になった場合に記憶部２６を参照してアンテナ制御部２３を制御する。前記アンテナ制御部２３は前記アンテナ２１の指向性方向を変更する。前記制御部２５は基地局からの信号強度が閾値以上になるように、順次前記記憶部２６の履歴情報を逆順序に参照して前記アンテナ制御部２３を制御し、前記移動用モータ２７を駆動して基地局に帰還させる。
【００２２】
ここで、移動ロボット２０の記憶部２６および基地局３０の記憶部３６に記録される履歴情報について説明する。
【００２３】
まず、図４において、（ａ）は基地局３０のアンテナ指向性、（ｂ）は移動ロボット２０のアンテナ指向性であり、番号１から番号８はそれぞれの方向を示している。
【００２４】
また、図５は、移動ロボット２０の各座標の位置に対して選択される基地局３０のアンテナ指向性方向と移動ロボット２０のアンテナ指向性方向を示したものである。図５において、（ａ）は移動ロボット２０が座標Ｓ１（６，６）の位置に移動した場合、（ｂ）は移動ロボット２０が座標Ｓ２（６，７）の位置に移動した場合、（ｃ）は移動ロボット２０が座標Ｓ３（６，９）の位置に移動した場合、（ｄ）は移動ロボット２０が座標Ｓ４（４，９）の位置に移動した場合、（ｅ）は移動ロボット２０が座標Ｓ５（２，９）の位置に移動した場合を示している。表１に、それぞれの座標の位置におけるアンテナ指向性方向の履歴情報を示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
次に、移動ロボット２０の制御部２５の動作について説明する。図６は制御部２５の動作フローを示したものである。以下、図６を用いてその動作を説明する。
【００２７】
ステップ１において、移動ロボット２０は基地局３０に帰還するか否かを判定する。基地局３０に帰還する場合は、ステップ６に進む。
【００２８】
一方、基地局３０に帰還しない場合はステップ２に進む。ステップ２において、移動ロボット２０は新座標の位置に移動し、ステップ３に進む。ステップ３において、移動ロボット２０は電波受信強度が閾値以下か否かを判定する。閾値以下でない場合はステップ２に戻る。一方、閾値以下の場合はステップ４に進む。ステップ４において、基地局３０と移動ロボット２０はアンテナ指向性方向を順次変化させ、最大受信強度が得られるアンテナ指向性Ｄｓｍａｘ、Ｄｒｍａｘを選択し、ステップ５に進む。
【００２９】
ステップ５において、移動履歴に基地局３０の座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と、移動ロボット２０の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）と、基地局３０のアンテナ指向性方向Ｄｓｍａｘと、移動ロボット２０のアンテナ指向性方向Ｄｒｍａｘを記録し、ステップ２に戻る。
【００３０】
ステップ６において、履歴情報から基地局３０のアンテナ指向性方向Ｄｓｍａｘと、移動ロボット２０のアンテナ指向性方向Ｄｒｍａｘを順次逆履歴に設定し、ステップ７に進む。ステップ７において、移動ロボット２０の電波受信強度は閾値以上か否かを判定する。閾値以上の場合はステップ６に戻る。一方、閾値以上でない場合はステップ８へ進む。
【００３１】
ステップ８において、移動ロボット２０は新座標の位置に移動し、ステップ９に進む。ステップ９において、移動ロボット２０は基地局３０に帰還したか否かを判定する。基地局３０に帰還していない場合は、ステップ７に戻る。一方、基地局３０に帰還した場合は、ステップ１０に進む。ステップ１０において、移動ロボット２０は基地局３０に帰還して処理を終了する。
【００３２】
なお、上記実施の形態において、図４に示す基地局３０と移動ロボット２０のアンテナ指向性方向は、３６０度を番号１から番号８までに等分割したが、３６０度以外や等分割以外や分割数８以外であってもよい。また、表１に示す履歴情報では、基地局３０の座標と移動ロボット２０の座標はそれぞれ絶対座標としたが、基地局３０の座標を原点とした相対座標であってもよい。また、表１に示す履歴情報では、基地局３０の座標と、移動ロボット２０の座標と、基地局３０のアンテナ指向性方向と、移動ロボット２０のアンテナ指向性方向とを記録したが、全て記録しなくても、その一部だけを記録するものであってもよい。
【００３３】
以上のように本実施の形態によれば、移動ロボット２０が基地局３０から移動して電波受信強度が低下した場合に、電波受信強度が最大になるようにアンテナの指向性を切り替え、履歴情報として保持し、移動ロボット２０が基地局３０に帰還する場合には、信号の受信強度が閾値以上になる方向に移動させるとともに、アンテナの指向性を切り替えた履歴情報を使用することにより、基地局３０の帰還経路に誘導することができる。
【００３４】
次に、本発明の他の実施の形態による制御方法について、図７、図８の図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図７（ａ）、（ｂ）は基地局３０と移動ロボット２０のそれぞれのアンテナ指向性を説明するための図であり、図７において、番号０は基地局３０のアンテナ指向性が無指向性であることを示し、番号１から番号８は移動ロボット２０のアンテナ指向性方向である。
【００３６】
図８は移動ロボットが移動した場合に選択されるアンテナ指向性方向を説明するための図であり、図８において、（ａ）は移動ロボット２０が座標Ｓ１（６，６）の位置に移動した場合、（ｂ）は移動ロボット２０が座標Ｓ２（６，７）の位置に移動した場合、（ｃ）は移動ロボット２０が座標Ｓ３（６，９）の位置に移動した場合、（ｄ）は移動ロボット２０が座標Ｓ４（４，９）の位置に移動した場合、（ｅ）は移動ロボット２０が座標Ｓ５（２，９）の位置に移動した場合を示している。表２に、移動ロボット２０の記憶部２６に記録される各座標の位置におけるアンテナ指向性方向の履歴情報を示す。ここで、基地局３０の記憶部３６に記録される履歴情報については、移動ロボット２０の座標の位置に関わらず常に無指向性であるので、特に記録しなくてもよい。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
なお、上記実施の形態において、基地局３０のアンテナ指向性を無指向性としたが、逆に移動ロボット２０のアンテナ指向性を無指向性とし、基地局３０のみにアンテナ指向性を持たせてもよい。
【００３９】
以上のように本実施の形態によれば、移動ロボット２０が基地局３０から移動して電波受信強度が低下した場合に、電波受信強度が最大になるように基地局３０か移動ロボット２０かのどちらか一方のアンテナの指向性を切り替え、履歴情報として保持し、移動ロボット２０が基地局３０に帰還する場合には、信号の受信強度が閾値以上になる方向に移動させるとともに、アンテナの指向性を切り替えた履歴情報を使用するので、基地局３０の帰還経路に誘導することができる。
【００４０】
次に、本発明の他の実施の形態による制御方法について、図９の図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図９は移動ロボットの制御部２５の動作フローを示したものである。図９の動作フローにおいて、図６に示す動作フローと異なるのは、移動ロボット２０が基地局３０に帰還する場合の動作フローが異なる点であり、その他については同じであるため、ここでは動作の説明は省略する。
【００４２】
図９において、ステップ１において、移動ロボット２０は基地局３０に帰還するか否かを判定する。基地局３０に帰還する場合はステップ６に進む。一方、基地局３０に帰還しない場合はステップ２に進む。
【００４３】
ステップ２において、移動ロボット２０は新座標の位置に移動し、ステップ３に進む。ステップ３において、移動ロボット２０は電波受信強度が閾値以下か否かを判定する。閾値以下でない場合はステップ２に戻る。一方、閾値以下の場合はステップ４に進む。
【００４４】
ステップ４において、基地局３０と移動ロボット２０はアンテナ指向性方向を順次変化させ、最大受信強度が得られるアンテナ指向性Ｄｓｍａｘ、Ｄｒｍａｘを選択し、ステップ５に進む。ステップ５において、移動履歴に基地局３０の座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と、移動ロボット２０の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）と、基地局３０のアンテナ指向性Ｄｓｍａｘと、移動ロボット２０のアンテナ指向性Ｄｒｍａｘを記録し、ステップ２に戻る。
【００４５】
ステップ６において、移動ロボット２０は履歴情報から１つ前の座標の位置に移動し、ステップ７に進む。ステップ７において、履歴情報から基地局３０のアンテナ指向性Ｄｓｍａｘと、移動ロボット２０のアンテナ指向性Ｄｒｍａｘに設定し、ステップ８に進む。
【００４６】
ステップ８において、移動ロボット２０の電波受信強度は閾値以上か否かを判定する。電波受信強度が閾値以上でない場合、ステップ９に進む。一方、電波受信強度が閾値以上の場合はステップ１０に進む。ステップ９において、移動ロボット２０は新座標の位置に移動し、ステップ８に戻る。
【００４７】
ステップ１０において、移動ロボット２０は基地局３０に帰還したか否かを判定する。基地局３０に帰還していない場合はステップ６に戻る。一方、基地局３０に帰還した場合はステップ１１に進む。ステップ１１において、移動ロボット２０は基地局３０に帰還して処理を終了する。
【００４８】
以上のように本実施の形態によれば、移動ロボット２０が基地局３０から移動して電波受信強度が低下した場合に、電波受信強度が最大になるようにアンテナの指向性を切り替え、履歴情報として保持し、移動ロボット２０が基地局３０に帰還する場合には、履歴情報から前の座標の位置に移動し、移動した座標の位置に対応したアンテナの指向性に切り替えて信号の受信強度が閾値以上になるように移動調整するため、基地局３０の帰還経路に誘導することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように本発明は、家庭用のロボットを基地局に自律移動で誘導して帰還させる制御方法に利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
２０  移動ロボット
３０  基地局
２１  アンテナ
２２  送受信部
２３  アンテナ制御部
２４  入力センサ
２５  制御部
２６  記憶部
２７  移動用モータ
３１  アンテナ
３２  送受信部
３３  アンテナ制御部
３４  入力センサ
３５  制御部
３６  記憶部
【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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【図８】
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【図９】
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