JPH03184105A - 掃除ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、部屋の形状のみを教示することにより、室内
を自立走行しながら清掃を行なう掃除ロボットに関する
。

（ロ）従来の技術 従来この種の掃除ロボットとしては、ＴＲＩＧＧＥＲ８
７５に記載された、オートマックスとエレクトロラ・Ｉ
クス・ジャパン社の共同開発によるｒＡＸＶ−０１Ｊ等
がある。

従来の掃除ロボットの掃除・走行方式を第６図に従って
説明すると次のようになる。すなわち、ロボット（１０
１）を掃除を行う部屋の壁面に沿って平行にセットしス
タートボタンを押すと、ロボット（］０１）は自動的に
壁面に沿って走行するか、作業者がリモートコントロー
ルによりロボット（１０１）を走行させることによって
ロボット（１０１）に掃除する部屋の形状を教示する。

すると、ロボット（１０１）は教示された部屋内を往復
動しながら順次掃除を行う。この掃除ロボットのＩｌｌ
！戊は第５図に示すとおりで、この掃除作業を行うため
に、教示された部屋のどの位置にいるのかを確認するセ
ンサとしてガスレートジャイロ（１０５）が搭載されて
いる。他の走行に関する主な構成要素としては、直進回
転後退を行うための２つのモータ（１０２）（１ｔ１２
）及びモータ（１０２）（１０２）に接続された動輪（
＋０３）と、２つのモータ（１０２）（１０２）の回転
数を検出するエンコーダ（１０６）と、回転自在のキャ
スタ（１０４）と、走行を制御する制御部（１０７）か
ら溝底されている。走行は、第６図に示すようにますロ
ポソ）　（１０１）が壁面に平行に置かれ（０点）その
ときのガスレートジャイロ（１０５）の出力を走行方位
の初明値として制御部（１０７）が記憶し、開始される
。走行中は、ガスレートジャイロ（１０５）の出力がそ
の初期値と等しくなるように左右の動輪（１０３）に速
度差をつけフィードバック制９１】されるとともに、エ
ンコーダ（１（１６）によるモータ（１０２）の回転数
から直進距離が計算され、教示された部屋の端（Ａ点）
まで走行開始（０点）から進めば停止する。次に図では
右の動輪（１０３−Ｒ）を逆転、左の動ｖｉ（１０３−
Ｌ）を正転させて、ガスレートジャイロ（１０５）の出
力がロボッ）（１０１）の走行開始時の初ＩｔｌＩ値か
ら右に９０”回転した角度でロボット（＋０１）が停止
するように制御する。再び１１′Ｊ−、進を行うがガス
レートジャイロ（１０５）の出力が右９０”を維持しロ
ボット（１０１）に搭載された掃除機の吸込口の幅の分
だけ直進し停止する（Ｂ点）。Ｂ点ではＡ点のときと同
じように左右の動輪を正逆回転させ右に９０”同点した
状態で停止させる。このときのガスレートジャイロ（１
０５）の出力は０点で初期値から右１８０°の状態とな
る。この状態からガスレートジャイロ（１０５）の出力
を一定にしてＣ点まで直進し停止する。Ｃ点ではＡ、Ｂ
点とは逆に、右の動輪（１０３−Ｒ）を正転、左の動輪
（１０３−１，）を逆転させてガスレートジャイロ（１
０５）の出力が９０度になるように回転しその後掃除機
の吸込口の幅の分だけ直進し停止する（Ｄ点）。Ｄ点で
はＣ点での回転と同じように回転してガスレートジャイ
ロ（１０５）の出力が走行開始点（０点）での（ｉ　（
初期値）になるようにする。以後、上記の動作を繰り返
して掃除作業を行う。

■゛↓上は、掃除口ボッ）（１０１）の方向を制御する
場合にガスレートジャイロを使用した例であるが、２つ
の動輪のエンコーダの動輪の回転数データによる２つの
動輪のそれぞれの進行距離から方向制御を行うことも考
えられる。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 」ユ記従来例において、ガスレートジャイロを使用する
ときは、ガスレートジャイロが時間の経過に１足って出
力値が変動するという欠点があるた力、進行方向の制御
目標値事態が正確な値を取らないため実際に目標とすべ
き走行軌道からずれるという問題点がある。一方、２つ
の動輪のエンコーダによって方向制御する場合は、動輪
（１０３）（１０３）の床面に対するスリップの問題が
あり、動輪の回転数データから計算した値が実際の進行
距離とは兄なり、ガスレートジャイロを使用した場合と
同様に目標の走行軌道からずれる。

以上の結果として掃除のやり残しが発生するという小部
１が発生する。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明はこのような点に鑑みて為されたものであって、
縦方向の往復移動と、横方向のスライド移動とを組み合
わせて所定領域内を自立走行しながら、清掃を行う掃除
ロボットにおいて、清掃すべき頭載のデータ及び横方向
へのＩ！！論的なスライド量のデータに基づいて上記領
域内を清掃走行するための駆動手段と、縦方向の往復移
動を計数する計数手段と、上記横方向への理論的なスラ
イド量のデータに基づいて算出される理論的な往復回数
を比較してスライド移動量のデータを補正する補正手段
と、を有している。

（ホ）作　用 掃除ロボット走行時ストリップ等があっても横方向への
スライド移動量は順次補正される。

（へ）実施例 本発明における実施例の掃除ロボット（１）の外ｌ！斜
視図を７ＪＳ１図に示す。（３）は動輪、（１０）は前
方用超音波センサで前方の障害物や壁面までの距離を検
出する。（１１）は横方向用超音波センサで横方向の障
害物や壁面までの距離を検出する。この横方向用超音波
センサ（１１）は掃除ロボット（１）の左右両側に具備
されている。（１４）はバンパースイッチで掃除ロボッ
ト（１）が走行中に前方用超音波センサ（１０）で確認
できなかった障害物に掃除ロボット（１）が衝突したと
きに衝突を検知し停止するたぬのセンサである。（２０
）はＡＣココ−巻き取り機構、（２１）はＡＣコードで
、実施例の掃除ロボット（１）では電力の供給を蓄電池
ではなくＡＣ電源を使って計量化し、連続使用が可能に
している。（３０）はメモリーカードで、掃除を行う部
屋の寸法情報及び横方向へのスライド移動量に関する情
報が記憶されている。（４０）はスタートスイッチ、（
４１）はストップスイッチである。（５０）は取手で掃
除ロボ７）（１）を掃除を行う部屋の間を作業員が移動
させるときに掃除ロボット（１）を押すためのものであ
る。

第２図は本実施例の概略ＩＩＮ戒図である。第１図で使
用した番号の説明は省略する。（２）はモータで左右２
コ有り、それぞれ独立に駆動する。（４）はエンコーダ
で２つのモータ（２）の回転数を検出するためのもので
ある。（５）はキャスタで回転白花で２つの動輪（３）
とともに掃除ロボット（１）を支持している。（１２）
は後方用超ぎ波センサで後方の障害物や壁面までの距離
を検出するものである。（６０）は掃除機、（６１）は
掃除機の吸込口である。（７０）は制御部で掃除ロボッ
ト（１）の走行及び清掃作業を制御する。

第３図は本発明の実施例の機能ブロフクである。メモリ
カード（３０〉の中には部屋寸法データ（３１）と掃除
ロボットが往復走行を行うときの横移動凌データ（３２
）が含まれている。また、ＲＯＭ（３３）はこの掃除口
ボッ）（１）の掃除機の吸込口の大きさに応じた理論的
な横方向移動量データを記憶している。制御部は、メモ
リカード（３０）及びＲＯＭ（３３）の情報を収納する
経路データ収納部（７１）があり、経路データ収納部（
７１）に収納されるデータとしては部屋寸法データ（７
２）と横方向移動量データ（７３〉があり、横方向移動
量データ（７３）は掃除ロボット（１）の掃除走行の毎
に書きかえられるとともに経路データ収納部（７１）を
介しメモリカード（３０）の横方向移動量データ（３２
）も書き替えられる。制御部（７０）の他の構成要素と
しては、経路プランニング手段（７４）と縦方向移動量
計算手段（７５）と横方向移動量計算手段（７６）と、
往、復回Ｉｋ積算・算出手段（７７）と横方向移動量デ
ータ算出手段（７８）と掃除制御手段（７９）がある。

経路プランニング手段（７４）は経路データ収納部（７
１）に収納されている部屋寸法データ（３１）と横方向
移動量データ（３２）と前方用超存波センサ（１０）、
横方向用超音波センサ（１１）、後方用超音波センサ（
１２）、バンパー（１４）の検出情報を基に掃除ロボッ
ト（１）の走行経路を決定するものである。縦方向移動
量計算手段（７５）は、経路プランニング手段（７４）
によって決定された掃除ロボット（１〉の走行経路に従
って動輪モータ（２）を回転するための指令値を動輪モ
ータ（２）に出すとともに動輪モータ（２）の回転数を
検出するエンコーダ（４）の値から掃除ロボット（１）
の実際の縦方向移動量を計算するものである。横方向移
動量計算手段（７６）は、経路プランニング手段（７４
）によって決定された掃除ロボット（１）の走行経路に
従って動輪モータ（２）を回転するための指令値を動輪
モータ（２）に出すとともに動輪モータ（２）の回転数
を検出するエンコーダ（４）の値から掃除ロボット（１
）の実際の横方向移動量を計算するものである。往復回
数積算・算出手段（７７）は縦方向移動量計算手段（７
５）と横方向移動量計算手段（７６）による縦方向及び
横方向の移動量計算結果から掃除ロボット（１〉が掃除
した部屋の実際の往復回数を積算する手段である。横方
向移動量データ算出手段（７８）は掃除ロボット（１）
が掃除を終了したときの往復回数積算・算出手段（７７
）の計算結果と横方向用超音波センサ（１１）による掃
除ロボット（１）と掃除開始点と反対側の側面までの距
離測定結果から掃除のやり残しのない最適な掃除ロボッ
ト（１）の横方向移動量を算出するものである。この最
適な横方向移動量の計算結果はメモリカード（３０）と
掃除ロボット（１）のインタフェイスとしても機能する
経路データ収納部（７１）によってメモリカード（３０
）横方向移動量データ（３２）として掃除走行前の横方
向移動量データ（３２）と書き替えられる。掃除制御手
段（７９）は、スタートスイ・ノチ（４０）のＯＮによ
り掃除機（６０）とＡＣココ−巻取り機構（２０）を駆
動するとともに、ストップスイッチ（４１）のＯＮ、バ
ンパースイッチ（１４）による障害物との衝突判断及び
往復回数積算算出手段（７７）による往復回数が所定の
掃除終了往復回数になった判断によって掃除機（６０）
とＡＣココ−巻取り機構（２ｏ）の駆動を停止するもの
である。

口上のような構成の本実施例の掃除ロボフト（１）の動
作を第４図に示した部屋の掃除走行によって説明する。

第４図（ａ）は掃除ロボ・γト（１）のティーチング経
路及び実際の走行経路を示した乙のである。第４図（ｂ
）は掃除ロボット（１）の掃除を行った領域である。第
４図（ａ）においてＳ、Ｅ、はそれぞれ掃除ロボット（
１）の経路データ収納部（７１）の部屋寸法データ（７
２）と横方向移動量データ（７３）から計算された掃除
走行開始点及び掃除走行終了点である。また破線は経路
データ収納部（７１）の部屋寸法データ（７２）と横方
向移動量データ（７３）から計算されたティーチング経
路でこの−Ｌを掃除ロボット（１）が走行したときには
、部屋の横方向に吸い残しなく掃除をすることができる
ものである。実線は実際に掃除ロボット（１）が走行し
たときの経路でＥ点が実際の掃除走行終了点となり第４
図（ｂ）のハツチングした領域が掃除を行った領域とな
り、部屋の横方向に掃除のやり残しが発生する。

このとき掃除走行は次のようになされる。掃除ロボット
（１）を操作する人（操作者）がティーチング装置を使
用して、第４図に示した部屋形状で掃除走行開始点Ｓを
入力すると、メモリカード（３０）上に部屋寸法データ
（３］）としメモリされる。

操作者は掃除ロボット（１）を掃除走行開始点Ｓに移動
させて、掃除ロボット（１）の電源を入れ、メモリカー
ド（３０）を掃除ロボット（１）の所定の場所に設置す
ると、メモリカード（３０）の部屋寸法データ（３１）
は経路データ収納部（７１）を介しこの中の部屋寸法デ
ータ（７２）としてメモリされるとともに横方向移動量
データ（７３が掃除機（６０）の吸込口（６１）の幅か
ら計算される。操作者がスタートボタン（４０）をＯＮ
すると経路プランニング手段（７４）は経路データ収納
部（７１）のデータから掃除走行のプランニング全行い
そのプランニングに沿ってまず掃除走行開始点Ｓからの
縦方向の移動量が縦方向移動量計算手段（７５）によっ
て計算され、動輪モータ（２）を駆動し、エンコーダ（
４）のデータにより直進孔離及び直進の走行制御を行い
Ａ点まで移動する。Ａ点からＢ点の移動は同様な方法で
横方向移動量計算手段（７６）によってなされる。以上
の移動が繰り返され、その往復回数が往復回数積算手段
（７８）によって積算され掃除ロボット（１）が掃除作
業終了点（Ｅｌ）に到達したときに横方向移動量データ
算出手段（７８）でその往復回数（第４図では２３回）
が正確に掃除ロボット（１）が走行したときの理論的な
横方向移動量データにもとすいて算出された往復回数（
第４図では３回）で除される。そしてその除算値Ｋ（２
，５／３）が横方向社動量データ（７２）に乗されて新
しく横方向移動量データ（７２）として経路データ収納
部（７１）に収納さ／するとともに経路データ収納部（
７１）は新しい横方向移動量データ（７２）をメモリカ
ード（３０）の横方向社動歇データ（３２）として書き
替える。次の掃除走行では新しい横方向移動量データ（
３２）により掃除、１行が行われるので前回の掃除走行
より精度の高い掃除のやり残しが少ないものとなる。し
たがって掃除走行の毎にその精度が向上する。

（ト）発明の効果 以り述べた如く本発明掃除ロボットは、清掃走行を重ね
る度にスリップ等の状況を繰り込んで横方向へのスライ
ド移動量のデータが補正され、対象とする作業領域に応
じた適正な清掃作業が行なえ清掃残りがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明掃除ロボットの外観斜視図、第２図は本
発明掃除ロボットの概略構成図、第３図は本発明掃除ロ
ボットの機能ブロック図、第４図（ａ）は掃除ロボット
の走行経路を示すための説明図、同図（ｂ）は実際に清
掃される領域を示すための説明図、第５図は従来の掃除
ロボットの構成国、第６図（ａ）は清掃領域教示動作を
示すための説明図、同図（ｂ）は清掃走行動作を示すた
めの説明図である。 （３０）・・・メモリカード、（３３）・・・ＲＯＭ、
（７１）・・・経路データ収納部、（７４）・・・経路
プランニング手段、（７５）・・・縦方向移動量計算手
段、（７６）・・・横方向移動量計算手段、（７７）・
・・往復回数積算手段、方向移動量データ算出手段。 （７８）・・・横

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）縦方向の往復移動と、横方向のスライド移動とを組
   み合わせて所定領域内を自立走行しながら、清掃を行う
   掃除ロボットにおいて、清掃すべき領域のデータ及び横
   方向への理論的なスライド量のデータに基づいて上記領
   域内を清掃走行するための駆動手段と、縦方向の往復移
   動を計数する計数手段と、上記横方向への理論的なスラ
   イド量のデータに基づいて算出される理論的な往復回数
   を比較してスライド移動量のデータを補正する補正手段
   と、を有して成る掃除ロボット。