(57)【要約】  本発明は、ロボット清掃装置（１００）と、ロボット清掃装置（１００）によって実行される、ロボット清掃装置（１００）が移動する表面の車輪スリップ特性を特定する方法とに関する。本発明の一態様において、ロボット清掃装置（１００）は、清掃される表面の上でロボット清掃装置（１００）を移動させるように構成される推進システム（１１２、１１３、１１５ａ、１１５ｂ）と、ロボット清掃装置（１００）に回転運動を実行させるように推進システムを制御するように構成されるコントローラ（１１６）と、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置（１００）の進行方向の変化を測定するように構成される慣性測定ユニット（１２４）とを含んで提供される。コントローラ（１１６）は、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置（１００）の進行方向の変化を測定するために推進システムの各駆動輪（１１２、１１３）に配置されるオドメトリエンコーダ（１２３ａ、１２３ｂ）から信号を取得し、且つオドメトリを用いて測定される進行方向の変化と、角度測定装置を用いて測定される進行方向の変化との間の関係を特定するように更に構成され、２つの測定された進行方向の変化における差は、前記表面上で発生する車輪スリップの推定を示す。
2020511193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット清掃装置によって実行される、前記ロボット清掃装置が移動する表面の車輪スリップ特性を特定する方法であって、
回転運動を実行するように前記ロボット清掃装置を制御すること、
角度測定装置を用いて、前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の進行方向の変化を測定すること、
オドメトリを用いて、前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の前記進行方向の変化を測定すること、
オドメトリを用いて測定される前記進行方向の変化と、前記角度測定装置を用いて測定される前記進行方向の変化との間の関係を特定することであって、前記２つの測定された進行方向の変化における差は、前記表面上で発生する車輪スリップの推定を示す、特定すること
を含む方法。
【請求項２】
前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の前記２つの進行方向の変化の前記測定は、前記角度測定装置を用いて回転角度を測定することと、前記回転運動によって引き起こされるオドメトリを用いて回転角度を測定することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の前記２つの進行方向の変化の前記測定は、前記角度測定装置を用いて移動距離を測定することと、前記回転運動によって引き起こされるオドメトリを用いて移動距離を測定することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記２つの測定された進行方向の変化間の僅かな差又は差がないことは、低い程度のスリップ又はスリップがないことを示す、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記２つの測定された進行方向の変化間の中程度又は大きい差は、中程度又は大きいスリップを示す、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記回転運動は、十分な車輪スリップ推定を保証するために角度閾値を超えるように制御される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記測定は、
前記角度測定装置を用いて、前記ロボット清掃装置が前記回転運動を実行するにつれて、前記進行方向の変化を反映する特性の複数の値を測定すること、
オドメトリを用いて、前記ロボット清掃装置が前記回転運動を実行するにつれて、前記進行方向の変化を反映する特性の複数の値を測定すること
を含み、前記関係の前記特定は、
オドメトリを用いて測定される前記進行方向変化値と、前記回転運動中に前記角度測定装置を用いて測定される前記進行方向変化値との間の関係を特定すること
を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記関係が線形及び１：１であるか、又は線形及び１：１に近い場合、スリップが発生しておらず、それは、硬質平滑な表面を示す、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記関係が線形であるが、１：１でないか、又は線形に近いが、１：１でない場合、均一なスリップが発生しており、それは、繊維表面を示す、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記関係が単調に増加しており且つＳ字形である場合、方向性スリップが発生しており、それは、繊維表面を示す、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記関係が少なくとも部分的に不連続である場合、不均一なスリップが発生しており、それは、少なくとも部分的に不均一な表面を示す、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
ロボット清掃装置であって、
清掃される表面の上で前記ロボット清掃装置を移動させるように構成される推進システム、
前記ロボット清掃装置に回転運動を実行させるように前記推進システムを制御するように構成されるコントローラ、
前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の進行方向の変化を測定するように構成される慣性測定ユニット
を含み、前記コントローラは、前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の前記進行方向の変化を測定するために前記推進システムの各駆動輪に配置されるオドメトリエンコーダから信号を取得し、且つオドメトリを用いて測定される前記進行方向の変化と、角度測定装置を用いて測定される前記進行方向の変化との間の関係を特定するように更に構成され、前記２つの測定された進行方向の変化における差は、前記表面上で発生する車輪スリップの推定を示す、ロボット清掃装置。
【請求項１３】
前記慣性測定ユニットは、前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の回転角度を測定することにより、前記進行方向の変化を測定するように構成され、及び
前記コントローラは、オドメトリを用いて、前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の回転角度を測定することにより、前記進行方向の変化を測定するように構成される、請求項１２に記載のロボット清掃装置。
【請求項１４】
前記慣性測定ユニットは、前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の移動距離を測定することにより、前記進行方向の変化を測定するように構成され、及び
前記コントローラは、オドメトリを用いて、前記回転運動によって引き起こされる前記ロボット清掃装置の移動距離を測定することにより、前記進行方向の変化を測定するように構成される、請求項１２に記載のロボット清掃装置。
【請求項１５】
前記２つの測定された進行方向の変化間の僅かな差又は差がないことは、低い程度のスリップ又はスリップがないことを示す、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のロボット清掃装置。
【請求項１６】
前記２つの測定された進行方向の変化間の中程度又は大きい差は、中程度又は大きいスリップを示す、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のロボット清掃装置。
【請求項１７】
前記コントローラは、十分な車輪スリップ推定を保証するために角度閾値を超えるように前記回転運動を制御する、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載のロボット清掃装置。
【請求項１８】
前記慣性測定ユニットは、前記ロボット清掃装置が前記回転運動を実行するにつれて、前記進行方向の変化を反映する特性の複数の値を測定するように構成され、
前記コントローラは、オドメトリを用いて、前記ロボット清掃装置が前記回転運動を実行するにつれて、前記進行方向の変化を反映する特性の複数の値を測定し、且つオドメトリを用いて測定される前記進行方向変化値と、前記回転運動中に前記慣性測定ユニットを用いて測定される前記進行方向変化値との間の関係を更に特定するように構成される、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のロボット清掃装置。
【請求項１９】
前記関係が線形及び１：１であるか、又は線形及び１：１に近い場合、スリップが発生しておらず、それは、硬質平滑な表面を示す、請求項１８に記載のロボット清掃装置。
【請求項２０】
前記関係が線形であるが、１：１でないか、又は線形に近いが、１：１でない場合、均一なスリップが発生しており、それは、繊維表面を示す、請求項１８に記載のロボット清掃装置。
【請求項２１】
前記関係が単調に増加しており且つＳ字形である場合、方向性スリップが発生しており、それは、繊維表面を示す、請求項１８に記載のロボット清掃装置。
【請求項２２】
前記関係が少なくとも部分的に不連続である場合、不均一なスリップが発生しており、それは、少なくとも部分的に不均一な表面を示す、請求項１８に記載のロボット清掃装置。
【請求項２３】
コンピュータ実行可能命令であって、前記コンピュータ実行可能命令が、ロボット清掃装置に含まれるコントローラ上で実行される場合、前記ロボット清掃装置に請求項１〜１１のいずれか一項に記載のステップを実行させるためのコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項２４】
コンピュータ読取可能媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ読取可能媒体は、その上で具現化される請求項２４に記載のコンピュータプログラムを有する、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット清掃装置と、ロボット清掃装置によって実行される、ロボット清掃装置が移動する表面の車輪スリップ特性を特定する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術分野において、予想される障害物と衝突することなく空間内を自由に移動できるように自律行動を有するロボットを用いることが望まれている。
【０００３】
ロボット掃除機は、当該技術分野において公知であり、清掃される表面全体にわたって掃除機を移動させるための１つ以上のモータの形態の駆動手段を装備している。ロボット掃除機は、ロボット掃除機が例えば部屋の形態の空間を自由に動き回り且つ掃除できるように、マイクロプロセッサの形態のインテリジェンス及び自律行動を引き起こすためのナビゲーション手段を更に装備している。従って、これらの先行技術のロボット掃除機は、テーブル及び椅子等の家具並びに壁及び階段等の他の障害物が位置する部屋をある程度自律的に掃除する能力を有する。
【０００４】
それが動作している表面の種類を検出する既存のロボット掃除機の一例は、Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｘによって開発されたいわゆるＴｒｉｌｏｂｉｔｅであり、これは、その加速度計又はジャイロを用いて、表面がどの程度凹凸しているかを検出し、ブラシロールモータの電流も測定する。走行するカーペットが厚いほど、ブラシロールモータは、より多くの電流を消費する。加速度計／ジャイロを用いることによる問題は、ブラシロール自体によって引き起こされる振動と、凹凸のある床によって引き起こされる振動との違いを検出することが難しいことである。ブラシロール電流を用いることによる問題は、通常、全ての表面上に電流のランダムな変動が存在するため、測定電流をローパスフィルタリングする必要があり、検出が遅くなる点である。
【０００５】
ロボット掃除機について、以下の２つの主な理由から、いずれの種類の表面を横断するか（硬質床、タイル、カーペット等）を知ることが重要である。第１に、その集塵能力は、それが横断している特定の種類の表面に対してファン及び／又はブラシロール速度を適合させることによって向上させることができる。第２に、ロボット清掃装置の車輪は、例えば、寄木張りの床よりもカーペットの上でより多く滑ることが予想され、これは、ナビゲーションの目的で知ることが有益であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ロボット清掃装置によって実行される、ロボット清掃装置が移動する表面の車輪スリップ特性を特定する方法を提供することにより、当該技術分野におけるこの問題を解決するか又は少なくとも軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、ロボット清掃装置によって実行される、ロボット清掃装置が移動する表面の車輪スリップ特性を特定する方法により、本発明の第１の態様によって達成される。方法は、回転運動を実行するようにロボット清掃装置を制御することと、角度測定装置を用いて、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置の進行方向の変化を測定することと、オドメトリを用いて、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置の進行方向の変化を測定することと、オドメトリを用いて測定される進行方向の変化と、角度測定装置を用いて測定される進行方向の変化との間の関係を特定することであって、２つの測定された進行方向の変化における差は、前記表面上で発生する車輪スリップの推定を示す、特定することとを含む。
【０００８】
この目的は、ロボット清掃装置であって、清掃される表面の上でロボット清掃装置を移動させるように構成される推進システムと、ロボット清掃装置に回転運動を実行させるように推進システムを制御するように構成されるコントローラと、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置の進行方向の変化を測定するように構成される慣性測定ユニット（ＩＭＵ）とを含むロボット清掃装置により、本発明の第２の態様によって達成される。コントローラは、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置の進行方向の変化を測定するために推進システムの各駆動輪に配置されるオドメトリエンコーダから信号を取得し、且つオドメトリを用いて測定される進行方向の変化と、角度測定装置を用いて測定される進行方向の変化との間の関係を特定するように更に構成され、２つの測定された進行方向の変化における差は、前記表面上で発生する車輪スリップの推定を示す。
【０００９】
ロボット掃除機について、前述したように、以下の幾つかの理由から、いずれの種類の表面をそれが横断するか（硬質床、タイル、カーペット等）を知ることが重要である。第１に、その集塵能力は、それが横断している特定の種類の表面にファン及び／又はブラシ速度を適合させることによって向上させることができる。第２に、ロボット清掃装置の車輪は、例えば、寄木張りの床よりもカーペットの上でより多く滑ることが予想され、これは、ナビゲーションの目的で知ることが有益であり得る。第３に、特定の種類の表面、例えば厚い敷物は、清掃プログラム中に一度だけでなく、おそらく二度横断して清掃しなければならないことが特定され得る。
【００１０】
本発明において、ロボット清掃装置のコントローラは、ロボット清掃装置に第１の位置から第２の位置への回転運動を実行させるために、車輪モータを制御して駆動輪を回転させる。
【００１１】
前述したＩＭＵの形態で具現化される角度測定装置は、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置の進行方向の変化を測定する。
【００１２】
更に、コントローラは、各駆動輪に配置されるエンコーダから、車輪が回転するにつれて生成されるパルスの形態の情報を取得する。コントローラにおいてパルスを計数することにより、各車輪の速度を特定することができ、コントローラは、いわゆる推測航法を実行して清掃装置の位置及び進行方向を特定することができる。これは、一般的にオドメトリと称される。
【００１３】
従って、オドメトリを用いて、コントローラは、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置の進行方向の変化を測定する。
【００１４】
その後、コントローラは、オドメトリを用いて測定された進行方向の変化と、ＩＭＵを用いて測定された進行方向の変化との間の関係を特定する。有利には、２つの測定された進行方向の変化における差は、表面上で予想され得る車輪スリップの推定を与える。
【００１５】
その結果、ロボット清掃装置が移動する表面の車輪スリップ特性が特定される。特定された車輪スリップ特性から、ロボット清掃装置が移動する表面に関して結論を有利に引き出すことができる。
【００１６】
一実施形態において、オドメトリを用いて測定された進行方向の変化が、ＩＭＵで測定された進行方向の変化に等しいか又は略等しい場合、ロボット清掃装置のコントローラは、多くの場合、ロボット装置が寄木張りの床、硬質床、コンクリート床等のような平らで硬い表面上を移動するときに該当する、車輪スリップが全くないか又はほとんどないと結論付ける。
【００１７】
別の実施形態において、オドメトリを用いて測定された進行方向の変化が、ＩＭＵで測定された進行方向の変化と中程度に又は大きく異なる場合、ロボット清掃装置のコントローラは、表面が実際に車輪をスリップさせ、一般にカーペット又は敷物等の繊維表面を構成すると結論付ける。
【００１８】
更に、一実施形態において、駆動輪を回転させるように車輪モータを制御するコントローラによって引き起こされる回転運動は、結果として４５°若しくは９０°又は場合により更に１８０°若しくは３６０°等の角度閾値を超える回転角を生じさせて、十分なスリップ推定が達成され得ることを保証するべきである。従って、小さすぎる回転が実行された場合、特にスリップが僅かである場合、コントローラにとって車輪のスリップがあるか否かを十分に判断することができない可能性がある。
【００１９】
更に、一実施形態において、回転運動中、進行方向の変化を反映する複数の値がＩＭＵによって測定されるべきであり、進行方向の変化を反映する複数の値がコントローラによってオドメトリを用いて測定されるべきである。
【００２０】
従って、回転運動中に複数の測定を実行することにより、ＩＭＵｅ測定とオドメトリ測定との間の経時的な関係を特定することができる。
【００２１】
例えば、関係が、ＩＭＵによって測定される回転角ΔθＩＭＵと、オドメトリを用いて測定される回転角Δθｏｄｏとの間の関係として定義される場合、多くのシナリオが想定され得る。
【００２２】
第１のシナリオにおいて、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係が線形及び１：１である（又は少なくともそれに近い）場合、スリップが発生しておらず、前で検討したように硬質で平滑な表面を一般に示唆する。
【００２３】
第２のシナリオにおいて、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係が線形であるが、１：１でない場合、均一なスリップが発生しており、不明確な方向での均一なスリップを一般に示唆し、それによりロボット装置が繊維表面の上を通過することを示す。
【００２４】
第３のシナリオにおいて、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係がＳ字形に従って単調に増加している場合、方向性スリップが発生しており、スリップが回転角度及び／又は回転方向によって変化することを一般に示唆する。
【００２５】
第４のシナリオにおいて、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係は、少なくとも部分的に不連続であり、これは、不均一なスリップの区間を示し、少なくとも部分的に不均一な表面を一般に示唆する。
【００２６】
更に提供されるのは、コンピュータ実行可能命令であって、コンピュータ実行可能命令が、ロボット清掃装置に含まれるコントローラ上で実行される場合、ロボット清掃装置に本発明の実施形態による方法を実行させるためのコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータプログラムである。
【００２７】
更に提供されるのは、コンピュータ読取可能媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、コンピュータ読取可能媒体は、その上で具現化される上述したコンピュータプログラムを有する、コンピュータプログラム製品である。
【００２８】
本発明の更なる実施形態を詳細な説明において検討する。
【００２９】
一般に、特許請求の範囲において用いられる全ての用語は、特に本明細書中で明示的に定義されない限り、技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「１つの（ａ）／１つの（ａｎ）／その（ｔｈｅ）構成要素、装置、構成部品、手段、ステップ等」に対する全ての参照は、特に明記されない限り、構成要素、装置、構成部品、手段、ステップ等の少なくとも１つの例に対する参照としてオープンに解釈されるべきである。本明細書中に開示する任意の方法のステップは、特に明記されない限り、開示する正確な順序で実行される必要はない。
【００３０】
ここで、添付図面を参照して一例として本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態によるロボット清掃装置を示す。
【図２】第１の種類の表面から第２の種類の表面に移動する、一実施形態によるロボット清掃装置を示す。
【図３】一実施形態による、ロボット清掃装置によって実行される、表面の車輪スリップ特性を特定する方法のフローチャートを示す。
【図４】一実施形態による、下にある表面の車輪スリップ特性を特定するためにロボット清掃装置が制御されて移動する方法を示す。
【図５（ａ）】本発明の方法を用いて検出された異なる種類の車輪スリップを示す。
【図５（ｂ）】本発明の方法を用いて検出された異なる種類の車輪スリップを示す。
【図５（ｃ）】本発明の方法を用いて検出された異なる種類の車輪スリップを示す。
【図５（ｄ）】本発明の方法を用いて検出された異なる種類の車輪スリップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
ここで、本発明の特定の実施形態が示されている添付図面を参照して本発明を以下でより詳細に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施され得、本明細書中で述べる実施形態を限定するものとして解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が十分且つ完全であるように一例として提供され、当業者に対して本発明の適用範囲を完全に伝える。説明全体を通して、同様の数字は、同様の構成要素を指す。
【００３３】
本発明は、ロボット清掃装置又は換言すれば表面を掃除するための自動の自走式機械、例えばロボット掃除機、ロボットスイーパー又はロボット床洗浄機に関する。本発明によるロボット清掃装置は、商用電源で動作し、コードを有するか、バッテリで動作するか、又は他の種類の適切なエネルギー源、例えば太陽エネルギーを用いることができる。
【００３４】
本発明は、十分な処理インテリジェンスを装備した任意の適切なロボット清掃装置によって実施され得ると想定されているが、図１は、本発明の実施形態によるロボット清掃装置１００を底面図で示し、すなわちロボット清掃装置の底面側が示されている。矢印は、ロボット掃除機の形態で図示されているロボット清掃装置１００の前方方向を示す。
【００３５】
ロボット清掃装置１００は、清掃される表面の上を清掃装置が移動できるように駆動輪１１２、１１３の動きを可能にするための２つの電動車輪モータ１１５ａ、１１５ｂの形態で駆動手段を含む推進システム等の構成部品を収容する本体１１１を含む。各車輪モータ１１５ａ、１１５ｂは、清掃される表面にわたってロボット清掃装置１００を移動させるためにそれぞれの駆動輪１１２、１１３を互いに独立して回転させるように制御することができる。多数の異なる駆動輪の配置及び様々な車輪モータの配置を想定することができる。ロボット清掃装置は、より従来式の円形本体又は三角形本体を有する装置等の任意の適切な形状を有し得ることに留意されたい。代替として、トラック推進システムが用いられ得るか、又はホバークラフト推進システムが更に用いられ得る。推進システムは、ロボット清掃装置１００にヨー、ピッチ、並進又はロール運動のいずれか１つ以上を実行させるように更に構成され得る。
【００３６】
マイクロプロセッサ等のコントローラ１１６は、壁、フロアランプ、テーブル脚の形態における、ロボット清掃装置がその周囲をナビゲートしなければならない障害物を検出するための障害物検出装置から受信する情報を考慮して、必要に応じて駆動輪１１２、１１３を回転させるように車輪モータ１１５ａ、１１５ｂを制御する。
【００３７】
図１の例示的な実施形態において、障害物検出装置は、バンパ１１４の形態で実装される。例示のために、バンパ１１４と本体１１１の前端部との間の距離は、幾分誇張されており、実際には、バンパ１１９は、前端部に対して面一に配置される。
【００３８】
ロボット清掃装置１００が前進し、障害物に衝突すると、障害物との接触は、本体１１１の前端部に弾性的に取り付けられているバンパ１１４によって検出される。バンパ１１４は、弾性であるため、障害物に接触すると本体１１１の前端部に弾性的に押圧され、従ってその方向での障害物への推進効果を軽減し、障害物が移動、転倒及び／又は損傷するリスクを低減する。
【００３９】
マイクロプロセッサ１１６は、モータ１１５ａ、１１５ｂを制御して駆動輪１１２、１１３を回転させ、それにより、必要に応じてロボット清掃装置１００の動きを制御するために、本体１１１に対するバンパ１１４の押圧を記録し、従って障害物との接触を検出する。
【００４０】
障害物を検出し、検出された任意の障害物に関する情報をマイクロプロセッサ１１６に伝えるための、赤外線（ＩＲ）センサ及び／若しくはソナーセンサ、マイクロ波レーダ、又は更に例えば３Ｄカメラ、レーザと組み合わせたカメラ、レーザスキャナ等の手段によって実装される、その周囲を示す３Ｄセンサシステムの形態の視覚ベースセンサシステム等、他のより複雑な障害物検出装置が想定されることに留意されたい。マイクロプロセッサ１１６は、清掃される表面にわたってロボット清掃装置１００が必要に応じて動くことができるように、障害物検出装置によって提供される情報に従って車輪１１２、１１３の動きを制御するように車輪モータ１１５ａ、１１５ｂと通信する。様々な障害物検出装置の組み合わせが更に想定される。
【００４１】
更に、本体１１１は、任意選択的に、ロボット掃除機１００の底部の開口部１１８に配置される回転可能なブラシロールの形態における、清掃される表面からごみ及び塵埃を除去するための清掃部材１１７を配置され得る。従って、回転可能なブラシロール１１７は、開口部１１８内で水平軸に沿って配置されて、清掃装置１００の塵埃及びごみ収集特性を向上させる。ブラシロール１１７を回転させるために、ブラシロールモータ１１９がブラシロールに動作可能に連結されて、コントローラ１１６から受信した命令に合わせてその回転を制御する。
【００４２】
更に、ロボット掃除機１００の本体１１１は、本体１１１の底面側における開口部１１８を介して本体に収容される集塵コンパートメント、集塵バッグ又はサイクロン編成（図示せず）にごみを輸送するための空気流を作成する吸引ファン１２０を含む。吸引ファン１２０は、それからファンモータ１２１が吸引ファン１２０を制御するための命令を受信するコントローラ１１６に通信可能に接続されるファンモータ１２１によって駆動される。ごみを集塵バッグに輸送するための回転可能なブラシロール１１７及び吸引ファン１２０のいずれか一方を有するロボット清掃装置が想定できることに留意されたい。しかし、この２つの組み合わせは、ロボット清掃装置１００のごみ除去機能を強化する。
【００４３】
ロボット清掃装置１００は、ロボット清掃装置１００が移動する表面からの塵埃及びごみの除去を更に改善するための１つ以上の側面ブラシ（図示せず）を更に配置され得る。
【００４４】
本体１１１又はロボット清掃装置１００は、例えば、向き、回転速度、重力等の形態の基準位置に対するロボット清掃装置１００の変位を測定するための例えばジャイロスコープ、及び／若しくは加速度計、及び／若しくは磁力計、及び／若しくはコンパス、又は他の任意の適切な装置等の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１２４を更に含み得る。ロボット清掃装置１００は、車輪が回転するとパルスを生成する各駆動輪１１２、１１３上のエンコーダ１２３ａ、１２３ｂを更に含む。エンコーダは、例えば、磁気式又は光学式であり得る。コントローラ１１６においてパルスを計数することにより、各車輪１１２、１１３の速度を特定することができ、コントローラ１１６は、いわゆる推測航法を実行して清掃装置１００の位置及び進行方向を特定することができる。
【００４５】
更に、図１を参照すると、１つ以上のマイクロプロセッサの形態で具現化されるコントローラ／処理ユニット１１６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ又はハードディスクドライブ等のマイクロプロセッサに関連する適切なストレージ媒体１２６にダウンロードされるコンピュータプログラム１２５を実行するように編成される。コントローラ１１６は、コンピュータ実行可能命令を含む適切なコンピュータプログラム１２５がストレージ媒体１２６にダウンロードされ、コントローラ１１６によって実行される場合に本発明の実施形態による方法を実行するように編成される。ストレージ媒体１２６は、コンピュータプログラム１２５を含むコンピュータプログラム製品でもあり得る。代替として、コンピュータプログラム１２５は、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）又はメモリスティック等の適切なコンピュータプログラム製品を用いてストレージ媒体１２６に転送され得る。更なる代替として、コンピュータプログラム１２５は、有線又は無線ネットワークを介してストレージ媒体１２６にダウンロードされ得る。コントローラ１１６は、代替として、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、複合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）等の形態で具現化され得る。
【００４６】
ロボット掃除機について、前述したように、以下の幾つかの理由から、いずれの種類の表面をそれが横断するか（硬質床、タイル、カーペット等）を知ることが重要である。第１に、その集塵能力は、それが横断している特定の種類の表面にファン及び／又はブラシ速度を適合させることによって向上させることができる。第２に、ロボット清掃装置の車輪は、例えば、寄木張りの床よりもカーペットの上でより多く滑ることが予想され、これは、ナビゲーションの目的で知ることが有益であり得る。第３に、特定の種類の表面、例えば厚い敷物は、清掃プログラム中に一度だけでなく、おそらく二度横断して清掃しなければならないことが特定され得る。
【００４７】
図２は、硬質床等の第１の表面２０１から、例えば敷物の形態の厚いカーペット等の第２の表面２０２に移動する、本発明の実施形態によるロボット清掃装置１００を示す。
【００４８】
検討したように、ロボット清掃装置１００がいずれの種類の表面上を移動するかを知ることが有用である。
【００４９】
ここで、ロボット装置１００が車輪スリップを受けるリスクは、硬質床２０１上を移動する場合と比較して、敷物２０２上を移動する場合に実質的に高い。
【００５０】
図３は、ロボット清掃装置１００によって実行される、ロボット清掃装置が移動する表面の車輪スリップ特性を特定する方法のフローチャートを示す。特定された車輪スリップ特性から、ロボット清掃装置１００が移動する表面に関して結論を引き出すことができる。
【００５１】
更に、一実施形態に従って、下にある表面の車輪スリップ特性を特定するためにロボット清掃装置がどのように制御されて移動するかを示す図４を参照する。従って、駆動輪１１２、１１３及び車輪軸１２２を用いて図４にのみ示されているロボット清掃装置１００は、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に回転される。
【００５２】
車輪軸１２２の半径は、ｒで示される一方、回転角は、Δθで示され、回転距離、すなわち弧長は、ｌで示される。
【００５３】
ロボット装置１００に含まれる様々な構成部品の説明について図１を更に参照する。
【００５４】
従って、第１のステップＳ１０１において、コントローラ１１６は、ロボット清掃装置を第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動させるために、車輪モータ１１５ａ、１１５ｂを制御して駆動輪１１２、１１３を回転させる。
【００５５】
例えば、ジャイロスコープ、加速度計、磁力計、コンパス又はそれらの組み合わせである前述したＩＭＵ１２４の形態で具現化される角度測定装置は、ステップＳ１０２において、回転運動によって引き起こされたロボット清掃装置１００の進行方向の変化を測定する。
【００５６】
更に、コントローラ１１６は、各駆動輪１１２、１１３に配置されたエンコーダ１２３ａ、１２３ｂから、車輪が回転するにつれてエンコーダによって生成されるパルスの形態の情報を取得する。コントローラ１１６においてパルスを計数することにより、各車輪１１２、１１３の速度を特定することができ、コントローラ１１６は、いわゆる推測航法を実行して清掃装置１００の位置及び進行方向を特定することができる。これは、一般的にオドメトリと称される。
【００５７】
従って、オドメトリを用いて、コントローラ１１６は、ステップ１０３において、エンコーダ１２３ａ、１２３ｂと協働して、回転運動によって引き起こされるロボット清掃装置１００の進行方向の変化を測定する。
【００５８】
ステップＳ１０２及びＳ１０３は、同時に又は逆の順序で実行され得ることに留意されたい。
【００５９】
ここで、ステップＳ１０４において、コントローラ１１６は、オドメトリを用いて測定された進行方向の変化と、ＩＭＵ１２４を用いて測定された進行方向の変化との間の関係を特定し、ここで、２つの測定された進行方向の変化における差は、表面上で予想され得る車輪スリップの推定を与える。
【００６０】
一実施形態において、進行方向の変化は、以下のように特定される。
【００６１】
図４を参照すると、ＩＭＵ１２４によって測定されるような回転角Δθは、例えば、ロボット装置１００の回転運動中にジャイロスコープに角速度を測定させ、次いで測定された角速度の積分をコントローラ１１６に実行させることによって特定することができるΔθＩＭＵで示される。
【００６２】
オドメトリを用いて測定されるような回転角Δθは、Δθｏｄｏで示され、以下のように測定される。
【数１】
2020511193.tif 000003
【００６３】
従って、ロボット清掃装置１００の回転軸から１つの車輪１１２における一点までの（固定）距離が特定され、次いで第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２までの車輪１１２の移動距離が測定され、ここで、オドメトリを用いて測定された回転角Δθｏｄｏは、車輪１１２の測定された移動距離と、車輪１１２から回転軸までの特定された距離との間の比として測定される。
【００６４】
オドメトリを用いて測定された進行方向の変化と、ＩＭＵを用いて測定された進行方向の変化との間の関係は、次のように特定することができる。
【数２】
2020511193.tif 000004
ここで、２つの測定された進行方向の変化における差は、表面上で予想され得る車輪スリップの推定を与える。
【００６５】
例えば、多くの場合、ロボット装置１００が寄木張りの床、硬質床、コンクリート床等のような平らで硬い表面上を移動するときに該当する、車輪スリップが全くないか又はほとんどない場合、オドメトリを用いて測定されるような移動距離ｌｏｄｏは、ＩＭＵ１２４によって測定されるような実際の移動距離ｌＩＭＵと等しいか又は略等しくなり、結果としてε＝０となる（又はゼロに極めて近い）。
【００６６】
反対に、実質的な車輪スリップが回転運動中に発生する場合、オドメトリを用いて測定されるような移動距離ｌｏｄｏは、スリップのため、ＩＭＵ１２４によって測定されるような実際の移動距離ｌＩＭＵよりも大きくなり（又は更にはるかに大きくなり）、結果としてε＞０となる。
【００６７】
一実施形態において、オドメトリを用いて測定される進行方向の変化と、ＩＭＵを用いて測定される進行方向の変化との間の関係εは、所定の閾値Ｔと比較され、ε≧Ｔの場合、コントローラ１１６は、車輪スリップが生じたと結論付ける。
【００６８】
ε≧Ｔの場合、コントローラ１１６は、ロボット装置１００が移動する表面が繊維表面であると結論付け得、これは、集塵能力が、ファン及び／又はブラシロール速度を高めることにより、又はロボット装置１００に織物を２回以上横断させることにより向上されるはずであることを有利に示唆し得る。
【００６９】
更に、コントローラ１１６によって実行されるナビゲーションアルゴリズムにおいて、車輪スリップが補償されるべきであることを有利に示唆し得る。
【００７０】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の方法を用いて検出された４つの異なる種類の車輪スリップを示し、ここで、２つの測定された進行方向の変化間の関係は、それぞれ測定された回転角ΔθＩＭＵ及びΔθｏｄｏによって与えられる。
【００７１】
一実施形態において、駆動輪１１２、１１３を回転させるように車輪モータ１１５ａ、１１５ｂを制御するコントローラ１１６によって引き起こされた回転運動は、結果として４５°若しくは９０°又は場合により更に１８０°若しくは３６０°等の角度閾値を超える回転角Δθを生じさせて、十分なスリップ推定が達成され得ることを保証するべきである。図５（ａ）〜（ｄ）は、ロボット装置１００の完全な回転を示す。
【００７２】
更なる実施形態において、回転運動中、進行方向の変化を反映する複数の値がＩＭＵ１２４によって測定されるべきであり、進行方向の変化を反映する複数の値がオドメトリを用いて測定されるべきである。
【００７３】
従って、回転運動中に複数の測定を実行することにより、角度測定とオドメトリ測定との間の経時的な関係を特定することができる。
【００７４】
図５（ａ）を参照すると、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係が線形及び１：１である（又は少なくともそれに近い）場合、スリップが発生しておらず、前で検討したように硬質で平滑な表面を一般に示唆する。
【００７５】
図５（ｂ）を参照すると、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係が線形であるが、１：１でない場合、均一なスリップが発生しており、不明確な方向での均一なスリップを一般に示唆し、それによりロボット装置が繊維表面の上を通過することを示す。
【００７６】
図５（ｃ）を参照すると、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係がＳ字形に従って単調に増加している場合、方向性スリップが発生しており、スリップが回転角度及び／又は回転方向によって変化することを一般に示唆する。例えば、ロボット装置が３６０°回転すると仮定すると、第１のスリップ特性は、最初の１８０°中に起こる可能性がある一方、第２のスリップ特性は、残りの１８０°中に起こる可能性がある。従って、異なるナビゲーション補正が駆動方向に応じて必要とされ得る。
【００７７】
図５（ｄ）を参照すると、ΔθＩＭＵとΔθｏｄｏとの間の関係は、少なくとも部分的に不連続であり、それは、不均一なスリップの区間を示し、少なくとも部分的に不均一な表面を一般に示唆する。
【００７８】
主に幾つかの実施形態を参照して本発明を上で説明してきた。しかし、当業者によって容易に認識されるように、上で開示したものと異なる実施形態は、添付特許請求の範囲によって定義されるように本発明の適用範囲内で等しく可能である。
【図１】
2020511193.tif 000005
【図２】
2020511193.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
2020511193.tif 000009
【図５ｂ】
2020511193.tif 000010
【図５ｃ】
2020511193.tif 000011
【図５ｄ】
2020511193.tif 000012
【国際調査報告】
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2020511193.tif 000014
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