JPH0582602B2

JPH0582602B2 -

Info

Publication number: JPH0582602B2
Application number: JP60259895A
Authority: JP
Inventors: Junji Shiokawa; Hitoshi Ogasawara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-11-21
Filing date: 1985-11-21
Publication date: 1993-11-19
Also published as: JPS62120510A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕本発明は、自律走行して掃除を行う自動掃除機
に係り、特に障害物のある室内を無駄なく掃除す
るに好適な自動掃除機の制御方法に関する。〔発明の背景〕自律走行をして掃除を行う自動掃除機の一例と
して、例えば特開昭55−97608号に開示されるも
のがある。この従来例では、直進中超音波送受信
機を用いて前方の障害物を検知すると、１ピツチ
ずれて180゜方向を変えて、また直進するという走
行をくり返し、壁際まで来て掃除を完了するとい
うものであつた。しかし、この方法では、室内に
障害物がある場合、それをくまなく掃除すること
ができないという欠点があつた。〔発明の目的〕本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消
し、障害物が置かれていても、室内の掃除を自律
的にくまなく行なうことを可能とした自動掃除機
の制御方法を提供するにある。〔発明の概要〕この目的を達成するために、本発明は、壁や障
害物を検知しつつ直進走行と壁や障害物での走行
方向の転換を繰り返して自動掃除機をジグザグ走
行させ、かつ、該走行とともに、該掃除機が掃除
した領域の地図と壁や障害物の位置を示す地図を
形成し、該掃除機が走行することができなくなつ
たときに、障害物などによつて生じた未掃除領域
を該地図から検出し、該掃除機を未掃除領域に移
動させてジグザグ走行させるようにした点に特徴
がある。〔発明の実施例〕以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。第１図は本発明による自動掃除機の制御方法の
一実施例を処理手順で概略的に示した流れ図であ
る。また第２図は障害物が置かれた室内をこの実
施例によつて自動掃除機が移動する走行軌跡を示
した模式図であつて、掃除すべき室内は夫合壁で
ある辺，，，で囲まれた領域であり、
この室内に辺，，，で囲まれる障害物
が
あるものとする。第１図に示した実施例の処理手順を、第２図の
模式図と照らし合わせて説明する。処理１０１：まず、自動掃除機を、出発地点Ａ
より出発させて直進させる。この自動掃除機が辺
cdで表わす壁際まで来ると、これを一旦停止さ
せる。そして、自己の走行（掃除）していない方
側へ所定のピツチ幅ｐずらして方向を反転させ、
逆方向へ直進させる。この走行方向の反転は壁や
障害物に近づく毎に行なわせ、直進走行と方向反
転とをくり返えさせる。処理１０２：処理１０１に於て、壁際などで停
止後、ピツチｐだけずれる事ができなくなると
（すなわち、地点Ｂに来た時）、行き止まりと判定
し、処理１０３へと制御を移す。この地点Ａから地点Ｂへの移動の間に、自動掃
除機は、自ら走行（掃除）した領域を記憶し、さ
らに障害物や室内の壁の位置情報を記憶して掃除
した領域の地図や、壁、障害物の地図を形成す
る。処理１０３：まず、自己の掃除した領域を表わ
す地図をもとに、まだ掃除をしていない領域（未
掃除エリア）があるかどうかを検索する。この場
合自動掃除機は、自己が移動した横方向、縦方向
の最大の範囲を判定し、これら範囲で決まる４角
形の領域を掃除すべき領域とし、この掃除すべき
領域から実際に掃除した領域を除いた領域を未掃
除エリアと判定する。第２図では、自動掃除機が
横方向にａからｂまで移動し、また、縦方向にａ
からｄまで移動するから、頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄで
決まる４角の領域が掃除すべき領域であり、頂点
ｅ，ｆ，ｊ，ｉで決まる４角の領域が未掃除エリ
アである。そして未掃除エリアが見つかると、次
に、壁や障害物の位置を表わす地図からそのエリ
アに障害物があるか否かを検索する。そして、そ
こに障害物があれば、未掃除エリアから障害物を
除いた領域を実際に掃除すべきエリアとする。未
掃除エリアが無ければ制御を終了し、未掃除エリ
アがあれば制御を処理１０４に移す。第２図で
は、実際に掃除すべき未掃除エリアは頂点ｈ，
ｇ，ｊ，ｉで決まる４角い領域である。処理１０４：まず、未掃除エリアの特定な地点
Ｄを決定し、停止地点Ｂから移動するこの地点Ｄ
までの走行径路を算出する。ここで、地点Ｂ−地
点Ｃ−地点Ｄの径路を算出したとすると、自動掃
除機を、この算出した径路に従つて誘導し、地点
Ｄへ到達後、処理１０１の制御を行なう。そして
再び以上の処理をくり返す。以上の手順で制御を行えば、自動掃除機は室内
をくまなく動いて掃除を行う事ができる。次に、このように制御可能な自動掃除機につい
て説明する。第３図は、この自動掃除機の構成を示す側断面
図、また、第４図は第３図におけるA₁−A₂線平
断面図であり、１は自動掃除機、２，３は車輪、
４，５は車輪軸、６，７は車輪２，３を駆動する
モータ、８，９はモータ６，７の回転数を低減す
る減速機、１０，１１は車輪２，３の回転数を計
測するためのロータリエンコーダ、１２，１３，
１４，１５，１６，１７は減速機８，９とロータ
リエンコーダ１０，１１をそれぞれ車輪軸４，５
に結合する傘歯車、１８，１９はモータ６，７の
回転速度を電気信号に変換するタコジエネレー
タ、２０，２１はタコジエネレータ１８，１９よ
り出力される電気信号をもとにモータ６，７の速
度を制御する速度制御装置、２２は掃除機の吸口
部、２３は真空掃除機本体、２４は自動掃除機１
のヨー角速度を検出するためのジヤイロ装置、２
５は回転しながら超音波を送受信して自動掃除機
１と障害物や壁までの距離と方位を測定できる、
いわゆるレーダの構成を成す障害物検出装置、２
６は走行制御を行う制御装置、２７は全システム
に電力を供給する蓄電池である。同図において、制御装置２６は障害物検出装置
２５、ジヤイロ装置２４、ロータリエンコーダ１
０，１１からのデータを処理して、自動掃除機１
の位置、方位及び障害物、壁の位置などを検出し
て記憶し、かつ上記の位置、方位などの情報をも
とに、予め入力してある掃除走行プログラムを実
行するための、マイクロプロセツサ（CPU）、掃
除走行プログラムを記述したROM、変数や、自
動掃除機１が掃除した領域を表わす地図（以下、
掃除地図という）、壁や障害物の位置を表わわす
地図（以下、障害物地図という）を一時的に蓄え
ておくRAM、入出力信号処理回路（インターフ
エース）から構成されたものである。また、第５図は、第３図に示した自動掃除機の
システムブロツク図であつて、２６ａは制御装置
２６のCPUで、ROM２６ｂに記憶された走行制
御プログラムを呼びだし、プログラムに従つて処
理を実行する。２６ｃは変数や走行制御に必要な
地図を一時的に記憶しておくRAMである。２６
ｄは制御装置２６に接続された外部の周辺機器か
らの信号をCPU２６ａ内に取り込むための電気
信号に変換し、また、CPU２６ａから出力され
る電気信号を外部機器に入力するための電気信号
に変換するためのインターフエース回路である。次に、自動掃除機１の走行中における、自己位
置の計測と障害物の位置計測方法について簡単に
説明する。第６図は自動掃除機１がＸ−Ｙ座標系を移動し
ている状態を示す模式図である。ここでは、説明
を簡単にするために、車輪２と車輪３だけを示
し、これらの中間点の位置を自動掃除機の位置と
する。同図において、自動掃除機１がある時刻で地点
（X_i-1，Y_i-1）にあり、方位角がθ_i-1であるとし、
単位時間Δt経過したのち、地点（X_i，Y_i）に移
動して方位角がθ_iになつたとする。また、左車輪
２の単位時間Δtの移動距離をΔL_liとし、右車輪３
の移動距離をΔL_riとすると、単位時間Δtにおけ
る自動掃除機１の変位角Δθ_i、および移動距離
ΔL_iは、次式で表わされる。移動距離 ΔL_i＝ΔL_li＋ΔL_ri／２ ……(1) 変位角 Δθ_i＝Δωθ・Δt ……(2) ここでの角度θは反時計まわりを正方向とし、
Δωθは移動車の単位時間Δtにおける旋回角速度
である。従つて、自動掃除機１が地点（X_i-1，Y_i-1）に
達するまでの移動距離をL_i-1、地点（X_i-1，Y_i-1）
と地点（X_i，Y_i）の直線距離をΔLとすると、単
位時間Δt経過した時の全移動距離L_i、方位角θ_iお
よび地点（X_i，Y_i）は夫々次式で表わされる。全移動距離 L_i＝L_i-1＋ΔL_i ……(3) 方位角 θ_i＝θ_i-1＋Δθ_i ……(4)

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、室内の障
害物の形状等を教示する事なく、障害物のある部
屋内の掃き残しなく掃除させる事ができ、人手に
頼る事なく自動掃除機を提供できるし、また、自動掃除機に、掃除した場所を記憶させ
る方式であるので、一度掃除した場所を再び掃除
する事なく、効率的であるし、また、経路探索において、最短距離を見つける
事はしないが、その反面、経路探索に要する時間
も大幅に短縮され、実用的かつ効率的な自動掃除
機の制御方法を提供できるし、また、本制御方式は、掃除機だけでなく、床面
を塗装する等の場合にも、掃除機部を塗装機構に
績み変えるだけでそのまま適用できる等上記従来
技術の欠点を除いて優れた機能の自動掃除機の制
御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動掃除機の制御方法の
一実施例を処理手順で示す流れ図、第２図は自動
掃除機が障害物のある室内を移動する走行軌跡を
示す模式図、第３図は本発明に係る自動掃除機の
側断面図、第４図は第３図におけるA₁−A₂線平
断面図、第５図は第３図に示した自動掃除機のシ
ステムブロツク図、第６図は自動掃除機の位置計
測及び障害物計測を説明するための模式図、第７
図は第５図におけるRAMのメモリ配置図、第８
図はこのRAM上の地図を記憶するエリアの拡大
図、第９図は掃除地図の作成方法を示す模式図、
第１０図は第１図に示した自動掃除機の制御手順
をさらに具体的に示す流れ図、第１１図は自動掃
除機の直進時における地図検索の状態を示す模式
図、第１２図は右Ｕターン時の地図検索を示す模
式図、第１３図は第６図におけるRAM上に作成
された掃除地図を示す模式図、第１４図は同じく
RAM上に作成されてきた障害物地図を示す模式
図、第１５図は未掃除エリア検索時の検索エリア
を示す模式図、第１６図は未掃除エリア検索方法
を示す流れ図、第１７図および第１８図は夫々経
路探索方法を示す模式図、第１９図は第１８図に
示した経路探索方法を説明する流れ図である。１…自動掃除機、２，３…車輪、６，７…モー
タ、８，９…減速機、１０，１１…ロータリエン
コーダ、１８，１９…タコジエネレータ、２０，
２１…速度制御装置、２３…真空掃除機本体、２
４…ジヤイロ装置、２５…障害物検出装置、２６
…走行制御装置、２７…蓄電池。

Claims

【特許請求の範囲】１掃除部、駆動部、障害物検出部、位置検出
部、演算制御部、記憶部および入出力部を備えた
自動掃除機を自律走行させて、障害物のある室内
を掃除させるようにした制御方法において、該自動掃除機を直進走行させ、該障害物検出部
の検出データをもとに壁や障害が直進方向にある
ことが検出されると、該障害物の近傍で該自動掃
除機を所定ピツチをもつて直進走行方向を逆転さ
せるようにして、該自動掃除機を一方向へ連続的
にジグザグ走行させて掃除を行なわせ、かつ、該自動掃除機の走行にともなつて該位置
検出部の検出データと該障害物検出部の検出デー
タとで掃除を済ませた領域を表わす地図と壁や障
害物の位置を表わす地図とを作成し、該自動掃除機の一連の連続したジグザグ走行に
よる掃除の終了とともに、これら地図から該障害
物などによつて該自動掃除機の該一連の連続した
ジグザク走行による掃除ができなかつた未掃除領
域を検出し、該未掃除領域に該自動掃除機を移動
させ、上記のジグザグ走行による掃除を行なわせ
ることを特徴とする自動掃除機の制御方法。