(57)【要約】【課題】本体移動方向のズレを壁面情報に基づいて補正し、移動精度の低下および未通過領域の発生を防止する自律走行装置およびプログラムを提供すること。【解決手段】障害物の有無または離間距離を検知する障害物検知手段２と、本体１の移動方向を検知する方向検知手段３と、本体１を移動走行させる走行手段（７、９）と、前記各検知手段の出力を受けて前記走行手段を制御する制御手段５とを本体１に備え、本体が移動領域を走行中に障害物検知手段２で検知した壁面情報を基に本体移動方向の補正を行う。【選択図】図１
2009157558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物の有無または離間距離を検知する障害物検知手段と、本体の移動方向を検知する方向検知手段と、前記本体を移動走行させる走行手段と、前記各検知手段の出力を受けて前記走行手段を制御する制御手段とを前記本体に備え、前記本体が移動領域を走行中に前記障害物検知手段で検知した壁面情報を基に本体移動方向の補正を行う自律走行装置。
【請求項２】
制御手段は本体が移動領域を走行中に障害物検知手段で検知した本体前方側の壁面情報を基に略直角方向に本体移動方向の補正を行う請求項１に記載の自律走行装置。
【請求項３】
障害物検知手段は本体の前方と少なくとも左右どちらかの側面に複数個設置され、制御手段は前記本体が移動領域を走行中に前記障害物検知手段で検知した本体側面側の壁面情報を基に本体移動方向の補正を行う請求項１に記載の１または２に記載の自律走行装置。
【請求項４】
制御手段は障害物検知手段で検知した壁面との角度が所定の角度範囲内か否かに応じて本体移動方向の方向ズレを補正する請求項１から３のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項５】
制御手段は本体移動方向の補正を行う壁面の角度の判定値を動作経過時間に応じて変更する請求項４に記載の自律走行装置。
【請求項６】
制御手段は本体移動方向の補正を行うか否かの判定を動作経過時間に応じて行う請求項１から５のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項７】
制御手段は本体移動方向の補正を行うか否かの判定を方向転換の回数に応じて行う請求項１から５のいずれか１項に記載の自律走行装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の自律走行装置の全てもしくは一部としてコンピュータに機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物を検知しその障害物を回避しながら走行する自律走行装置およびこの装置を機能させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自律走行装置は、制御手段と、本体を移動走行させる走行手段と、本体の走行方向を検出する走行方向検知手段と、壁や障害物を検知するための障害物検知手段と、工程終了判定手段と、次工程開始位置判定手段とを備え、前記走行方向検知手段の出力に従って本体を第１の方向に走行させ、第１の方向に走行中前方に前記障害物検知手段が壁または障害物を検知すると本体を反転させ、第１の方向の反転方向である第２の方向に本体を走行させ、第２の方向に走行中前方に壁または障害物を検知すると再び反転させ、第２の方向の反転方向である第１の方向に走行させるというように、第１の方向と第２の方向とを本体が繰り返し往復走行しながら、所定区域を第１、第２の方向と略直角の方向に進行させる動作を行う様にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４１８３２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、前記従来の技術は、本体の走行方向を検出する走行方向検知手段にたとえばジャイロセンサ等を用いることが多く、このジャイロセンサは一般に入力角度に対する出力信号の調整が必要である。これは、起動時の出力が不安定な期間が存在することと、入力角度に対する出力信号の調整後においても時間経過と共に出力信号の変動（角度ドリフト）や温度特性により出力信号のズレが発生してしまうからである。この出力信号のズレにより、動作開始時に壁を基準に合わせた本体の移動方向がずれ、その結果、壁際で未通過領域が発生し、移動領域の全てを隈無く移動することが困難となるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するのもので、本体移動方向のズレを壁面情報に基づいて補正し、移動精度の低下および未通過領域の発生を防止する自律走行装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために本発明の自律走行装置は、障害物の有無または離間距離を検知する障害物検知手段と、本体の移動方向を検知する方向検知手段と、前記本体を移動走行させる走行手段と、前記各検知手段の出力を受けて前記走行手段を制御する制御手段とを前記本体に備え、前記本体が移動領域を走行中に前記障害物検知手段で検知した壁面情報を基に本体移動方向の補正を行うものである。これによって、移動領域を移動中に障害物検知手段で検知した壁面情報を基に本体の方向合わせを行って本体移動方向を正確に補正することができ、移動精度の低下及び、未通過領域の発生を防ぐ自律走行装置とすることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の自律走行装置およびこの装置を機能させるためのプログラムは、本体が移動領域を移動中に障害物検知手段で検知した壁面に対し、本体を平行、又は直角に方向合わせを行って本体移動方向を正確に補正することができ、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、障害物の有無または離間距離を検知する障害物検知手段と、本体の移動方向を検知する方向検知手段と、前記本体を移動走行させる走行手段と、前記各検知手段の出力を受けて前記走行手段を制御する制御手段とを前記本体に備え、前記本体が移動領域を走行中に前記障害物検知手段で検知した壁面情報を基に本体移動方向の補正を行う自律走行装置とすることにより、本体が移動領域を移動中に障害物検知手段で検知した壁面に対し本体を平行、又は直角に方向合わせを行って、方向検知手段の方向出力を補正して方向出力のズレを解消し、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生を防ぐことができる。
【０００８】
第２の発明は、特に、第１の発明における制御手段は、本体が移動領域を走行中に障害物検知手段で検知した本体前方側の壁面情報を基に略直角方向に本体移動方向の補正を行う自律走行装置とすることにより、本体が移動領域を移動中に障害物検知手段で本体前方に検知した壁面に対して本体が直角になる様に方向合わせを行って、本体の方向検知手段の方向出力を補正して方向出力のズレを解消し、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生を防ぐことができる。
【０００９】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明における障害物検知手段は、本体の前方と少なくとも左右どちらかの側面に複数個設置され、制御手段は前記本体が移動領域を走行中に前記障害物検知手段で検知した本体側面側の壁面情報を基に本体移動方向の補正を行う自律走行装置とすることにより、本体が移動領域を移動中に障害物検知手段で検知した本体側面側の壁面に対し本体を平行に方向合わせを行って、方向検知手段の方向出力を補正して方向出力のズレを解消し、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生を防ぐことができる。
【００１０】
第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明における制御手段は、障害物検知手段で検知した壁面との角度が所定の角度範囲内か否かに応じて本体移動方向の方向ズレを補正する自律走行装置とすることにより、方向補正に不適な間違った壁で方向ズレ補正処理を行う事を防ぎ、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生を防ぐことができる。
【００１１】
第５の発明は、特に、第４の発明における制御手段は、本体移動方向の補正を行う壁面の角度の判定値を動作経過時間に応じて変更する自律走行装置とすることにより、方向検知手段の方向補正を動作経過時間に応じて実行する事で、方向検知手段の経時ドリフト量に応じた方向補正が行え、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生の経時変化を防ぐことができる。
【００１２】
第６の発明は、特に、第１から第５のいずれか１つの発明における制御手段は、制御手段は本体移動方向の補正を行うか否かの判定を動作経過時間に応じて行う自律走行装置とすることにより、方向検知手段の経時ドリフト量に応じた方向補正が行え、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生の経時変化を防ぐことができる。
【００１３】
第７の発明は、特に、第１から第５のいずれか１つの発明における制御手段は、本体移動方向の補正を行うか否かの判定を方向転換の回数に応じて行う自律走行装置とすることにより、本体が移動領域内を折り返して方向転換する毎に増える方向ズレを、方向転換の回数に応じて補正することができ、本体の移動精度の低下及び、未通過領域の発生を防ぐことができる。
【００１４】
第８の発明は、特に第１から第７のいずれか１つの発明の自律走行装置の全てもしくは一部としてコンピュータに機能させるためのプログラムとすることにより、マイコンなどを用いて本発明の自律走行装置の一部あるいは全てを容易に実現することができ、超音波センサの変更または経年変化等の特性の変化や動作を実現するための設定条件や定数の変更が柔軟に対応できる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布が簡単にできる。
【００１５】
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。尚、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における自律走行装置を示すものである。
【００１７】
図１に示すように、自律走行装置は、障害物の有無及び距離を検知する障害物検知手段２と、ジャイロセンサ等で構成され本体１の回転角度、及び本体１の移動方向を検知する方向検知手段３と、駆動輪９の径とその回転数より本体１の移動距離を検知する距離認識手段４と、駆動輪９を駆動し従輪１０とともに本体１を走行させる駆動手段７と、方向検知手段３の方向出力と距離認識手段４の距離出力より本体１の位置を算出し、かつ本体１の移動軌跡を記録する位置認識手段６と、本体１の前方に設置され障害物との接触を検知する緩衝手段８と、通電時からの経過時間などの時間を計時する計時手段１２と、使用者が本体１の起動及び停止または各種設定の変更（方向検知手段３の出力補正指示等）等の指示を入力する設定入力手段１１と、障害物検知手段２、方向検知手段３、距離認識手段４、位置認識手段６、緩衝手段８、設定入力手段１１、計時手段１２の出力を受けて駆動手段７を制御する制御手段５とを備えている。駆動手段７、駆動輪９および従輪１０は、制御手段５からの制御信号を受けて駆動輪９の回転および停止を制御して、本体１を移動走行させる。また、方向検知手段３は角速度に比例した信号を出力するジャイロセンサと、このジャイロセンサの出力信号を積分し、角度情報に変換する回路により構成されている。
【００１８】
図２は障害物検知手段２の本体１に対する詳細構成を説明する図である。
【００１９】
図２に示すように本体１前方には超音波を送信する超音波センサ送信部２ａ、２ｂ、障害物で反射した超音波の反射波を受信する超音波センサ受信部２ｄが配置され、さらに本体右側面には赤外線で障害物までの距離を測定する光測距センサ２ｆ、２ｇが配置されており、これら超音波センサ送信部２ａ、２ｂ、超音波センサ受信部２ｄ、光測距センサ２ｆ、２ｇで障害物検知手段２を構成している。同図中のθｃは、超音波センサ受信部２ｄの検知角度の範囲を示している。
【００２０】
以上のように構成された自律走行装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
図３は本発明の自律走行装置の平行合わせ動作を説明するための動作フローを示したものである。
【００２２】
図３に示すように、本発明の自律走行装置は、起動後、本体１の右側に壁が存在するか否かを障害物検知手段２の光測距センサ２ｆ、２ｇにより検知し（ステップ１）、存在しなければ前進する（ステップ２）。障害物検知手段２（超音波センサ受信部２ｄ）が本体１前方の第１の所定距離（例えば１０ｃｍ）以内に障害物を検知すると（ステップ３）、制御手段５は駆動手段７を制御し、本体１を停止させ左へ９０度回転させる。このとき、制御手段５は、方向検知手段３の方向出力で本体１の回転角を監視しながら、駆動手段７により左右の駆動輪９を互いに逆回転（左駆動輪は後退、右駆動輪は前進）させることで本体１を左（反時計方向）へ９０度回転させる。
【００２３】
すると、先程まで本体１の前方にあった障害物（壁）は、本体１の右側で検知されるので、光測距センサ２ｆ、２ｇで壁までの距離をそれぞれ測定する。この時、光測距センサ２ｆでは本体１の前側から壁までの距離Ｄｆを測定し、光測距センサ２ｇでは本体１の後側から壁までの距離Ｄｇを測定し、前側と後側の距離差を求め、前側が遠いことを判定する（ステップ５）。ここで、前側の距離Ｄｆが後側の距離Ｄｇより大きければ、本体１が壁と平行になるように、本体１を更に右回転し（ステップ８）、再度（ステップ５）に戻って、前側の距離Ｄｆと後側の距離Ｄｇを判断する。そして、（ステップ５）でＮＯと判断した場合、後側の距離Ｄｇが前側の距離Ｄｆより大きいことを判断し（ステップ６）、後ろ側の距離Ｄｇが大きいと判断すれば、本体１が壁と平行になるように、本体１を左回転させる（ステップ７）。そして、再度（ステップ５）へ戻って、前側の距離Ｄｆと後側の距離Ｄｇを判断する。このような動作を数回繰り返すことで、最終的に前側の距離Ｄｆと後側の距離Ｄｇの測定値が同じになり、本体１の向きが右側に位置する壁と平行になる。そして、後側の距離Ｄｇに比べて前側の距離Ｄｆが大なり（ステップ５）の条件でＮＯとなり、且つ前側の距離Ｄｆが小なり（ステップ６）の条件でＮＯとなった時、直進動作へ移行する。
【００２４】
この様子を図４に示す。図４において光測距センサ２ｆ、および２ｇの検知距離がそれぞれ距離Ｄｆ、Ｄｇで同じとなることで、本体１は右側に存在する壁と平行になる。そして、制御手段５は本体１が壁と平行になると、その時点での方向検知手段３の方向出力を初期化（リセット）し、以後の本体１の回転角度の基準方向（０°）として認識する。
【００２５】
つまり、この図４に示した事例は、本体１の起動後、右側に壁が存在するか否かを障害物検知手段２により検知し、存在しなければ前進して、本体１前方に検知した障害物や壁に対し左９０度回転を行い、障害物の壁を本体１の右側で検知できる様にした後、その障害物や壁に対し本体１を平行になるように制御したもので、これを平行合わせ動作と言う。
【００２６】
尚、上述した実施の形態では、本体１の右側面に２個の光測距センサを設けた事例で説明したが、本体１の左側面にも光測距センサを２個配置し、本体１の起動後、左側に存在する壁の有無も検知し、左側に存在する壁に対して本体１が平行になるように制御しても構わない。または、最初に本体１を３６０度回転させ、回転中、本体１の右側面の光測距センサ２ｆ、２ｇで障害物や壁を検知した場合に、その壁に本体１を平行になるように制御しても構わない。
【００２７】
次に、壁に対して本体１を平行にする動作を行った以降の動作について、図５を用いて説明する。図５は、壁に囲まれた室内（移動領域内）において、本発明の自律走行装置の位置認識手段６に記憶される移動軌跡を示した図である。
【００２８】
図５に示すように、位置認識手段６は、方向検知手段３により検知した本体１の回転角度（移動方向）と、距離認識手段４により検知される本体１の移動距離とに基づいて算出した本体１の位置情報から本体１の移動軌跡を求め、その移動軌跡を２次元の座標として記憶している。図５における座標は、Ｘ、Ｙ軸それぞれ左、上方向の移動で座標が増えていくように定義し、座標は１単位を本体１の幅とほぼ同じ大きさ（例えば３０ｃｍ）としている。本実施の形態では、図５に示す移動領域内の最上部のＹ座標値をｐとして、以下の説明で用いるものとする。
【００２９】
図５において、座標（０，０）のＰ０地点で前述した平行合わせ動作を終え、ここを開始地点として移動を開始すると、平行合わせをした壁との距離を第１の所定距離（１０ｃｍ）に保ちながら前進し、障害物検知手段２が本体１前方に障害物を検知すれば、障害物を本体１の右側面で検知できるように、本体１の方向を左９０度方向転換する。そして再度、本体１の右側面で検知した障害物に対し、第１の所定距離（１０ｃｍ）に保ちながら左方向に前進する動作を行う。続いて、前方に検知した障害物に対しても上記と同様の方向転換を繰り返して行い、図５の実線で示すように部屋である移動領域の周囲（壁の内側）を左回りに一周する動作を行う。これを周回動作と言う。
【００３０】
周回動作の終了の判断は、位置認識手段６の認識する本体１の位置がスタート地点（図５の原点（０，０））に戻って来て、本体１を左回転で図５の部屋の右側の壁に対して第１の所定距離をほぼ確保した時点で終了とする。
【００３１】
次に、周回動作した後の動作について説明する。図５において、前述した周回動作を行って開始地点（座標（０，０）：Ｐ０地点）まで戻ってきた時、最初に平行合わせ動作を行った壁の方向に本体１を向けると、本体１は内部移動動作を開始する。内部移動動作では、本体１は最初に平行に合わした壁の方向、即ちＹ軸方向（第１の方向）への直進を始め、本体１前方に障害物の壁を検知すると、その場所（座標（０，ｐ））で左右の駆動輪９を互いに逆回転させて左９０度に方向転換し、第２の所定距離（本体幅約３０ｃｍ）ほど移動すると（座標（１，ｐ））、さらに左９０度方向転換し、Ｘ軸方向（第２の方向）を直進する。
【００３２】
本体１が第２の方向へ直進し始めた後、障害物検知手段２が本体１前方の第１の所定距離以内に障害物の壁を検知すると、制御手段５はその場所（座標（１，０））で左右の駆動輪９を互いに逆回転して本体１を右９０度に方向転換させる。その後、本体１を第２の所定距離分移動させ（座標（２，０））、さらに右９０度の方向転換を行った後、第１の方向を直進する。このように本体１の直進中に、障害物検知手段２が本体１前方の第１の所定距離以内に障害物を検知すると、制御手段５は本体１の進行方向を図５中の方向Ｈに向けて９０度の方向転換を行う。そして、制御手段５は本体１を第２の所定距離ほど直進させ、さらに再度の９０度方向転換を行う。この一連の動きで１８０度の方向転換を行うもので、障害物検知手段２が障害物を検知する度にこの動作を繰り返して、図５の破線で示す軌跡のようにＹ軸方向に往復しながら徐々にＸ軸方向に移動して行くものである。
【００３３】
以上に説明した内部移動動作の各動作において、本体１の直進中に障害物を検知して最初の９０度方向転換を方向転換Ｔ１、横方向移動を横方向直進Ｔ２、その後の９０度方向転換を方向転換Ｔ３と呼ぶものとする。
【００３４】
また、内部移動動作においても、方向検知手段３により検知した本体１の回転角度（移動方向）と、距離認識手段４により検知される本体１の移動距離とに基づいて本体１の位置を認識し、本体１の移動した移動軌跡が位置認識手段６に記憶されていく。
【００３５】
次に、時間経過等の要因により方向検知手段３の出力にズレ（誤差）が発生した場合の動作について図６を用いて説明する。図６は、移動領域における本体１が実際に移動した実移動軌跡を示す図である。
【００３６】
方向検知手段３の方向出力に誤差が生じた場合に、移動領域内を本体１が実際に移動する実移動軌跡は、位置認識手段６が認識している移動軌跡とは異なる。図６において方向検知手段３の方向出力が僅かに（図６に対しＣＷ：時計回り）ずれた場合の実移動軌跡を示しており、図６の未通過領域Ｒ１（横線塗りつぶし部）に示すように、本体１の移動方向がずれると、移動領域内の壁付近に未通過領域が発生する。このように未通過領域Ｒ１が発生すると、移動領域内を隈無く移動することができなくなる。即ち、方向検知手段３の方向出力のズレは、未通過領域Ｒ１が生じる要因になるので、できる限り無くす必要がある。
【００３７】
そこで、制御手段５は、周回動作で壁面に対する平行合わせ動作時に記憶した方向検知手段３の方向出力の情報を、内部移動動作中に初期化してから所定時間（例えば５分）経過後に、方向検知手段３の方向出力を補正する方向補正動作を行う。
【００３８】
図７は、本発明の自律走行装置の内部移動動作の動作フローを示す。図７に示すように、本体１が第１の方向（Ｙ軸方向）に前進中（ステップ１０）、本体１前方に壁を検知すると（ステップ１１）、その地点（図５における座標０，ｐ）で、制御手段５は駆動手段７を制御して本体１を停止させ左９０度回転を行う。このとき、制御手段５は方向検知手段３の方向出力で本体１の回転角を監視しながら、駆動手段７により左右の駆動輪９を逆回転（左駆動輪は後退、右駆動輪は前進）させることで本体１の左（反時計方向）９０度回転を行う（ステップ１２）。
【００３９】
そして、周回動作時に壁に対する平行合わせした方向検知手段３の方向出力を初期化してから、所定時間（例えば５分）以上経過していた場合（ステップ１３）、本体１の右側面の光測距センサ２ｆ、２ｇは障害物（壁）を検知することができる。光測距センサ２ｆの検知距離Ｄｆと、光測距センサ２ｇの検知距離Ｄｇとの差を判定し、前側の検知距離Ｄｆが遠ければ（ステップ１４）、本体１が壁と平行になるように本体１を右回転させ（ステップ１７）、再度、前側の検知距離Ｄｆと後側の検知距離Ｄｇとの差を判断する（ステップ１４）。そして、後側の検知距離Ｄｇが遠ければ（ステップ１５）、壁と平行になるように本体１を左回転させ（ステップ１６）、再度、前側の検知距離Ｄｆと後側の検知距離Ｄｇとの差を判断する（ステップ１４）。このような動作を数回繰り返すことで、前後の検知距離Ｄｆ、Ｄｇの測定値が同じになり、本体１は右側面に存在する壁面の方向と平行になる。
【００４０】
制御手段５は、この平行合わせ動作後の本体１の方向検知手段３の方向出力と平行合わせ動作前の方向出力の差を求め、予め設定された所定角度範囲（例えば９０°±３°）内か否かを判断し（ステップ１８）、検知した角度が所定角度範囲外であれば、平行合わせ動作後の方向検知手段３の方向出力を新たな横方向直進Ｔ２の目標方向の９０°とする。例えば、平行合わせ動作の後、方向検知手段３の方向出力が９４°であったならば、それを９０°として横方向直進Ｔ２の目標方向に変更して補正する。つまり、全体的に方向が４°補正される（ステップ１９）。
【００４１】
新たな目標方向に変更した後、計時手段１２の計時動作をリセットし（ステップ２０）、再度、計時手段１２が計時する経過時間が予め設定された所定時間（例えば５分）を経過するまでは、方向検知手段３の方向補正は行わない。一方、平行合わせ動作の前後で方向検知手段３の方向出力の差が予め設定された所定角度範囲（例えば９０°±３°）以内の場合では、方向検知手段３の方向出力の変更は行わない。
【００４２】
ここで、ステップ１９の方向補正動作について、図８を用いて更に詳しく説明する。図８は本発明の方向補正動作を説明するための図である。
【００４３】
図８の（ａ）はステップ１１で本体１前方に壁を検知して停止した状態を示す図であり、同図において、本体１の移動方向Ｄ１は第１の方向とは傾斜を有している。この状態から本体１を左９０度回転させた後、本体１右側面に在る光測距センサ２ｆ、２ｇで壁からの距離を検知し、光測距センサ２ｆ、２ｇの検知距離Ｄｆ、Ｄｇが等しくなるように平行合わせ動作を行って、本体１を壁に平行にした状態を図８（ｂ）で示しており、本体１の移動方向Ｄ２は第２の方向と一致する。方向検知手段３の方向出力にズレが大きく、本体１の移動方向Ｄ１が図８（ａ）に示すように大きく時計回り方向にずれている場合は、移動方向Ｄ１と移動方向Ｄ２の角度差は通常のほぼ９０度より大きく、その角度差が所定角度範囲（例えば９０°±３°）外か否かを判断し、以上であれば、前述のように平行合わせ動作後の移動方向Ｄ２を新たな横方向直進Ｔ２の目標方向とするように、現在、方向検知手段３が検知している方向出力を新たな９０°として補正を行う。
【００４４】
なお、上述した実施の形態では、経過時間に基づいて方向検知手段３の方向出力を補正するとしたが、障害物に当たって方向転換する回数に基づいて補正を行っても良く、その場合の動作フローを図９に示す。図９において、（ステップ１３）と（ステップ２０）のみが図７と異なり、図７と異なる点を中心に説明しその他は省略する。
【００４５】
図９に示すように、内部移動動作において、本体１前方に障害物を検知して停止及び回転した後（ステップ１０〜１２）、それまで本体１が移動領域内を往復した往復回数が所定の回数（例えば１０往復）に達していれば、（ステップ１４）以降の壁に対する平行合わせ動作を行い、平行合わせ動作の前後で方向検知手段３の方向出力の差を求め、方向出力の差が予め設定された所定角度範囲（例えば９０°±３°）外の場合には、平行合わせ動作後の方向検知手段３の方向出力を横方向直進Ｔ２の目標方向とする（ステップ１９）。目標方向を変更後、制御手段５はそれまでに計数した往復回数の情報をリセットし（ステップ２０）、その場所での方向検知手段３の方向出力との変更は行わない。
【００４６】
このように、内部移動動作中に本体１の前方に検知した壁に対して本体１を平行にし、その平行合わせ動作の前後の角度差から、方向検知手段３の方向出力の補正が必要か否かを判定し、補正が必要であれば壁に対して平行になった本体１の移動方向を、以降に本体１を移動させる目標方向として補正する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態においては、内部移動動作中に本体１の前方に検知した壁に対して本体１を平行にし、その動作前後の角度差から、方向検知手段３の方向出力の補正が必要か否かを判定し、必要であれば本体１が平行になった方向を基に以降の本体１の移動方向の目標方向とすることで、方向検知手段３の方向ズレを補正でき、方向ズレによる未通過領域の発生を防ぎ、移動精度の低下及び、清掃残りの発生を防ぐことを可能にできるものである。
【００４８】
尚、本実施の形態１では予め設定された一つの所定時間（例えば５分）で、予め設定された所定角度範囲内（例えば９０°から±３°）か否かを判断し、所定角度範囲内であれば平行合わせ動作後の方向検知手段３の方向出力を基に、以降の本体１の移動方向の目標方向を補正するとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、３分、５分、７分以上等の複数の経過時間に応じて複数の角度範囲（それぞれ９０°±５°、９０°±４°、９０°±３°）で判定するようにしても良い。これにより経過時間が長い程、判定する角度範囲が狭く、補正機会を多くして、経過時間に比例する方向検知手段３の方向ズレの特性に合わせると共に、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができるものである。
【００４９】
さらに、本実施の形態１では最初に部屋の周囲を左回りに周回動作をするとしたが、これに限定されるものではなく、本体１の左側面にも光測距センサを配置し、本体１の起動後、左側に存在する壁伝いに部屋の周囲を右回りに周回動作を行うようにしても構わない。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。以下では、第１の実施の形態の構成、動作との相違点を中心に述べ、同一要素については同一符号を付してその構成、動作の説明を省略する。
【００５１】
図１０は、障害物検知手段２の本体１に対する詳細構成を説明する図である。
【００５２】
図１０に示すように、本体１前方には超音波を送信する超音波センサ送信部２ａ、２ｂと、障害物で反射した超音波の反射波を受信する超音波センサ受信部２ｃ、２ｄ、２ｅが配置され、さらに本体右側面には赤外線で障害物までの距離を測定する光測距センサ２ｆ、２ｇが配置されており、θｌ、θｃ、θｒはそれぞれ超音波センサ受信部２ｃ、２ｄ、２ｅの検知角度の範囲を示している。これら超音波センサ送信部２ａ、２ｂ、超音波センサ受信部２ｃ、２ｄ、２ｅ、光測距センサ２ｆ、２ｇで障害物検知手段２を構成している。本体１の前方の障害物検知のための超音波センサ受信部が３つであることが実施の形態１と異なる点である。
【００５３】
以上のように構成された自律走行装置について以下、その動作、作用を説明する。
【００５４】
図１１は本発明の自律走行装置の動作の説明図、図１２は本発明の自律走行装置の動作フローを示したものである。実施の形態１と同様に動作する点は説明を省略し、ここでは内部移動動作から説明する。
【００５５】
図１２に示すように周回動作の終了後、本体１が第１の方向に移動中（ステップ２１）、本体１前方に障害物の壁を検知し（ステップ２２）、その地点で、制御手段５は駆動手段７を制御し、本体１を停止させる（ステップ２３）。そして、周回動作時に壁に対して平行合わせ動作をして記憶した方向検知手段３の方向出力を初期化してから、所定時間（例えば５分）以上経過していた場合（ステップ２４）、超音波センサ受信部２ｃ、２ｅで障害物までの距離を測定し、右用の超音波センサ受信部２ｅで検出した検出距離Ｄｅと左用の超音波センサ受信部２ｃで検出した検出距離Ｄｃとの距離差（｜Ｄｃ−Ｄｅ｜）を判定し、右側に対して左側が遠ければ（ステップ２４）、壁と正対するように本体１を右回転し（ステップ２７）、再度、左右の距離差を判定する（ステップ２４）。同様に左側に対して右側が遠ければ（ステップ２５）、壁と正対するように本体１を左回転し（ステップ２６）、再度、左右の距離差を判定する（ステップ２４）。このような動作を数回繰り返すことで、最終的に左右の距離Ｄｃ、Ｄｅの測定値が同じになり、本体１は前方に存在する壁と正対する。これを正対動作と言う。
【００５６】
制御手段５は、この正対動作後の本体１の方向検知手段３の方向出力と正対動作前の方向出力の差を求め、予め設定された所定角度範囲（例えば±３°）内か否かを判断し（ステップ２８）、所定角度範囲外であれば正対動作後の方向検知手段３の方向出力を第１の方向の目標方向とする（ステップ２９）。目標方向を変更後、計時手段１２の計時動作をリセットし（ステップ３０）、再度、計時手段１２が計時する経過時間が予め設定された所定時間（例えば５分）経過するまでは、方向検知手段３の方向補正は行わない。一方、正対動作前後の方向出力の差が予め設定された所定角度範囲（例えば±３°）内の場合には、その場所での方向検知手段３の方向出力との変更は行わない。また、同様に第２の方向に移動中、所定時間経過後、前方に壁を検知した場合も左右の超音波センサ受信部２ｃ、２ｅの距離測定値が同じになるように本体１を動作させ、予め設定された所定角度範囲（例えば±３°）外であれば、正対動作後の方向検知手段３の方向出力を第２の方向の目標方向とする。
【００５７】
以上のように、本実施の形態においては、所定時間経過毎に障害物検知手段２を用いて、本体１前方に検知した壁と正対する方向と、直進の目標方向との差が所定角度以上である場合に本体１前方に検知した壁と正対する方向に、方向検知手段３の方向出力を変更することで、精度良く方向検知手段３の方向出力のズレを補正でき、未通過領域の発生を抑えることができ、移動領域の全てを隈無く移動することを可能にできるものである。
【００５８】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、第２の実施の形態とは構成が同じであり、方向検知手段３の補正動作の動作条件が異なるのみであり、その異なる点を中心に説明する。
【００５９】
図１３は第３の実施の形態における自律走行装置の動作フローであり、図１４、図１５、図１６は本発明の自律走行装置の動作の説明図である。
【００６０】
図１５に示すように、本体１は起動後、座標（０，０）のＰ０地点で平行合わせ動作を終え、ここを開始地点として、実線で示すように部屋である移動領域の周囲（壁の内側）を左回りに周回動作し、開始地点（座標（０，０）：Ｐ０地点）まで戻り、最初に壁に平行合わせ動作を行った第１の方向に本体１を向けて、内部移動動作を開始する。図１５では内部移動動作を開始した後の内部移動動作の軌跡を破線で示しており、同図中のＸ軸座標０から５迄の区間で、方向検知手段３の方向出力が時計回り方向にずれた場合の移動軌跡を示し、それ以外の区間（Ｘ軸座標６以上の区間）では、方向検知手段３の方向出力を補正した後の移動軌跡を示している。
【００６１】
制御手段５は、本体１が内部移動動作中、光測距センサ２ｆ、または２ｇの検知距離（Ｄｆ、Ｄｇ）と方向検知手段３の方向出力の履歴を参照し、壁面が平面か否かの判定を行う。図１４に区間Ａにおける本体１と本体右側面に存在する壁との位置関係を示す。
【００６２】
図１４に示すように、方向検知手段３の方向出力が僅かに時計回り方向にずれた場合において、区間Ａでは本体１の直進方向（第３の方向）が本体移動方向Ｄ３となり、光測距センサ２ｆ及び２ｇの検知距離（Ｄｆ、Ｄｇ）はＤｆ＞Ｄｇとなる。また、図１５の区間Ａに示すように壁面が平面であれば、本体１がこの第３の方向に直進中、方向検知手段３の方向出力はほぼ同じ（第２の方向出力）で一定の方向を示し、かつ光測距センサ２ｆ、２ｇが本体１右側に検知する区間Ａの壁面の検知距離Ｄｆ、Ｄｇは徐々に減少していくが、その差は殆ど変化がないものとなる。区間Ａにおける光測距センサ２ｆ、２ｇの検知距離Ｄｆ、Ｄｇの様子を図１６に示す。
【００６３】
図１６に於いて、横軸は本体１が図１５の座標（５，ｐ）からの第２の方向へ移動する移動距離、縦軸は光測距センサ２ｆ、２ｇの検知距離Ｄｆ、Ｄｇを示している。図１６に示すように方向検知手段３の方向出力が時計回り方向にずれている状態で、本体１が図１５の座標（５，ｐ）から第２の方向へ、移動を開始すると光測距センサ２ｆ、２ｇの検知距離Ｄｆ、Ｄｇは徐々に減少していき、距離差（｜距離Ｄｆ−距離Ｄｇ｜）はほぼ一定の値を示す。
【００６４】
制御手段５はこの光測距センサ２ｆ、２ｇの検知距離（Ｄｆ、Ｄｇ）と方向検知手段３の方向出力の履歴を参照し、方向検知手段３の出力に変化が無く、光測距センサ２ｆ、２ｇの検知距離が図１６に示すように徐々に減少して両方が、予め設定された距離（設定距離Ｍ：例えば１５ｃｍ）以下で距離差Ｌｄも予め設定された距離差（例えば３ｃｍ）以下で、かつ、一定の場合、検知している壁が平面であるか否かの判定を開始し、この状態で予め設定された距離（設定距離Ｎ：例えば１０ｃｍ）、移動すると制御手段５は検知している壁が平面と判定する。そして、本体１を一旦停止し、その場で実施の形態１の同様に横壁との平行合わせ動作を行う。それにより本体１は壁に平行になり、その状態での方向検知手段３の方向を第２の方向の目標方向とする。
【００６５】
この方向検知手段３の方向補正動作について、図１３に示す動作フローを用いて説明する。図１３において、実施の形態１と同様に動作する点を省略し、内部移動動作からの動作について説明する。
【００６６】
図１３に示すように周回動作の終了後、本体１が第１の方向に移動中（図１３のステップ４１）、本体１前方に壁を検知し（ステップ４２）、周回動作時に壁面に対して平行合わせする平行合わせ動作して、方向検知手段３の方向出力を初期化してから、所定時間（例えば５分）以上経過していた場合（ステップ４３）、その地点で、制御手段５は駆動手段７を制御し、本体１を停止させる（ステップ４４）。そして、ステップ４８からステップ５１迄の実施の形態１と同様の本体１右側の壁面に対する平行動作を行い、ステップ５２の平行動作前後の方向出力の角度差が予め設定された所定の角度範囲（例えば±３°）外の場合には、現在の方向検知手段３の方向出力を直進の目標方向とする（ステップ５３）。目標方向を変更後、計時手段１２の計時動作をリセットし（ステップ５４）、再度、計時手段１２が計時する経過時間が予め設定された所定時間（例えば５分）経過するまでは、方向検知手段３の方向補正は行わない。
【００６７】
一方、本体１が直進中（ステップ４１）、区間Ａの走行中のように本体１前方に壁を検知していない状態（ステップ４２）で、制御手段５が光測距センサ２ｆ、２ｇの検知出力の履歴より検知距離Ｄｆ、Ｄｇの差を判定し、検知距離Ｄｆ、Ｄｇの差に殆ど変化が無く（ステップ４５）、その状態で予め設定された距離（設定距離Ｎ：例えば１０ｃｍ）ほど移動し（ステップ４６）、周回動作時に壁面に対する平行合わせ動作を行って、方向検知手段３の方向出力を初期化してから、所定時間（例えば５分）以上経過していた場合（ステップ４７）、制御手段５は駆動手段７を制御し、本体１を停止させ（ステップ４４）、（ステップ４８）から（ステップ５１）までに本体１右側の壁面に対する平行合わせ動作を行う。（ステップ５２）では、平行合わせ動作の前と後での方向出力の角度差が判断され、その角度差が予め設定された所定の角度範囲（例えば±３°）外の場合には、平行合わせ動作後の方向検知手段３の方向出力を新たに直進の目標方向とする（ステップ５３）。そして、目標方向を変更後、計時手段１２の計時動作をリセットし（ステップ５４）、再度、計時手段１２が計時する経過時間が予め設定された所定時間（例えば５分）経過するまでは、方向検知手段３の方向補正は行わない。
【００６８】
このように光測距センサ２ｆ、２ｇの検知距離Ｄｆ、Ｄｇが予め設定された距離（設定距離Ｍ：例えば１５ｃｍ）以下で、距離差Ｌｄも予め設定された距離差範囲（例えば３ｃｍ）以下で、かつ、一定の状態で予め設定された距離（設定距離Ｎ：例えば１０ｃｍ）、移動すると制御手段５は検知している壁が平面と判定する。そして、本体１が第１の方向に移動中であれば、平行合わせ後の方向に第１の方向を補正し、第２の方向に移動中であれば、平行合わせ動作後の方向に第２の方向を補正する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態においては、内部移動動作中に本体１の側面に検知した壁を平面か否かの判定を行い、平面であると判断し、かつ、方向検知手段３の方向出力の前回の補正より時間が経過し、方向検知手段３の方向出力と平行合わせ後の方向が、所定の角度範囲外であれば、平行合わせ動作を行った方向を基に、以降の本体１の移動方向の目標方向とすることで、方向検知手段３の方向ズレを補正でき、方向ズレによる未通過領域の発生を防ぎ、移動精度の低下及び、清掃残りの発生を防ぐことを可能にできるものである。
【００７０】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における自律走行装置を機能させるプログラムについて説明する。
【００７１】
本実施の形態では、実施の形態１〜３で説明した各手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施させるものである。
【００７２】
プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回路を用いて配信したりすることで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかる自律走行装置およびこの装置を機能させるためのプログラムは、本体１の移動中に検知した壁と正対又は平行に方向合わせを行い、方向検知手段３の方向出力を変更することで、方向検知手段３の出力ズレを精度良く補正でき、未通過領域の発生を抑えることができ、移動領域の全てを隈無く移動することを可能にでき、自走式掃除機や監視用ロボット、その他のロボットなどに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る自動走行装置の構成を示すブロック図
【図２】同自動走行装置の障害物検知手段２の詳細を説明する図
【図３】同自律走行装置の動作フローを示す図
【図４】同自律走行装置の本体動作の説明図
【図５】同自律走行装置の移動軌跡の説明図
【図６】同自律走行装置の実移動軌跡の説明図
【図７】同自律走行装置の動作フローを示す図
【図８】同自律走行装置の方向補正動作を説明する図
【図９】同自動走行装置の動作フローを示す図
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る障害物検知手段２の詳細を説明する図
【図１１】第２の実施の形態に係る自律走行装置の方向補正動作を説明する図
【図１２】同自律走行装置の動作フローを示す図
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る自律走行装置の動作フローを示す図
【図１４】同自律走行装置の方向補正動作を説明する図
【図１５】同自律走行装置の移動軌跡と方向補正動作を説明するための図
【図１６】同自律走行装置の方向補正動作を説明するための図
【符号の説明】
【００７５】
１  本体
２  障害物検知手段
３  方向検知手段
４  距離認識手段
５  制御手段
６  位置認識手段
７  駆動手段（走行手段）
８  緩衝手段
９  駆動輪（走行手段）
１０  従輪
１１  設定入力手段
１２  計時手段
１３  温度検知手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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