JPH0786767B2

JPH0786767B2 - 自走ロボツトの走行制御方法

Info

Publication number: JPH0786767B2
Application number: JP62074018A
Authority: JP
Inventors: 均小笠原; 征夫小畑
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPS63241610A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自走ロボットに係り、特に部屋の壁ぎわ、あ
るいは障害物体のきわまで自走ロボットを接近させるこ
とに適した自走ロボットの走行制御方法に関する。

〔従来の技術〕

部屋の壁ぎわの掃除をする方法として、例えば特開昭55
−97608号公報に示されるように、進行方向に対して左
右に移動可能な吸引口ブラシを設け、横方向へ１ピッチ
移動できないときは、吸引口ブラシのみ横方向に必要な
間隔だけ移動させる方法である。しかし、この方法で
は、吸引口ブラシ装置の追加により制御に時間がかかる
ことと、自動掃除機の本体の大型化することとにより周
囲環境への対応ができにくくなる点について配慮されて
いなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術は、吸引口ブラシ装置とそれを駆動する装置が
必要である。そのため、直進あるいはＵターン走行で、
吸引口ブラシの位置及び駆動のタイミングを考慮したロ
ボットの走行制御と、吸引口ブラシの駆動制御が必要と
なるので制御が複雑になり、制御に時間が長くかかる。
かつロボット本体も大型化する。したがって、部屋の壁
や障害物を避ける走行の対応性が悪くなる問題があっ
た。

本発明の目的は、従来技術の進行方向に対して横方向に
動く吸引口ブラシを設けないで掃除機構を簡単な構成と
し、壁ぎわや障害物のぎわへ簡単な走行制御方法で正確
に接近でき、壁ぎわや障害物のきわの掃除あるいは塗装
作業などのやり残しをなくすことのできる自走ロボット
の走行制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、自走ロボットを走行させる左右車輪及び駆
動装置と、左右車輪を旋回軸心を中心に旋回する車輪旋
回駆動装置と、車輪に連結して設けた車輪回転数を計測
するエンコーダと、自走ロボットの走行方向変位を計測
するジャイロを備えた自己装置測定装置と、超音波送受
信器及び音波検出回路を備え、壁あるいは霜害物の検出
する物体検出装置と、自己位置と障害物の位置を記憶す
る記憶装置と、車輪の駆動制御，車輪の旋回駆動制御，
自己位置及び障害物の位置座標の演算と記憶，自己位置
座標と障害物の位置座標データより自走ロボットの直進
走行とＵターン可能かの判断等を行う制御装置を設ける
ことで達成される。

〔作用〕

前記制御装置で、エンコーダでの車輪回転数データと、
ジャイロでの走行方向変位データより自己位置座標と自
走ロボットの進行方向を演算し、前記記憶装置に記憶さ
せる。また超音波受信による物体検出装置での障害物デ
ータより壁または障害物の位置座標を演算し、同様に前
記記憶装置に記憶させる。

そして制御装置では、自己位置座標と進行方向と記憶さ
れた壁，障害物座標データより、自走ロボットの前方あ
るいはＵターン領域内に障害物が有るか判断する。

前方に障害物の座標データが有れば、走行停止を行い、
自走ロボットのＵターン領域内に障害物データが無けれ
ば左右車輪をＵターン駆動を行わせる。

Ｕターン領域内に障害物データが有ればＵターンできな
いと判断し、制御装置ではロボットの向きを変えない
で、前記車輪旋回駆動装置で車輪を旋回軸心を中心に車
輪の向きだけを90゜旋回させ、壁あるいは障害物に向っ
て横走行させる。

この横走行の走行距離は、前記自己位置座標と、Ｕター
ン領域内の障害物データの位置座標とにより、自走ロボ
ットから壁あるいは障害物までの距離を演算し、上記横
走行の走行距離を設定する。

したがって上記横走行では、Ｕターンでのロボットの前
後先端部の旋回がないので、自走ロボットを壁や障害物
にＵターンの場合より近づけることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、掃除を目的とした自走掃除
ロボットの例で、図面により説明する。

第３図は、自走掃除ロボットの構成を示す斜視図であ
り、１は左車輪、２は左車輪駆動モータ、３は左車輪の
横走行駆動部、４は右車輪、５は右車輪駆動モータ、６
は右車輪の横走行駆動部、７は超音波送受信器、８は回
転円板、９は回転円板８の回転軸、10は回転円板に固定
されたパラボラアンテナ、11は超音波レーダ回転モー
タ、12は超音波レーダ用エンコーダ、13はジャイロ、14
は掃除機、15はごみ吸口、16は掃除機モータ、17は測定
回路部、18は走行制御部、19は制御用電源、20は駆動用
電源、21はロボット本体フレーム、22はキャスタ、23は
ロボットボディである。

第３図において、ロボット本体フレーム21には、左車輪
1,右車輪４が、また前部中央にキャスタ22が設けられて
いる。左車輪１の横走行駆動部３及び右車輪４の横走行
駆動部６の詳細図を第４図と第５図に示す。

第４図で、１は前記した左車輪、２は左車輪駆動モー
タ、４は右車輪、５は右車輪である。24は車輪１及び４
を横走行させる車輪旋回モータ、25と26はかさ歯車、27
と28はウオーム歯車、29はウオーム歯車軸、30は左車輪
駆動かさ歯車、31は右車回転用かさ歯車、32は左車輪旋
回軸、33は右車輪旋回軸、34は左右車輪が90゜旋回した
ことを検出する旋回スイッチ、35は左右車輪が０゜位置
に戻ったことを検出する復帰スイッチ、36は車輪旋回の
検出カムである。21はこれらの各部を固定あるいは設置
した前記ロボット本体フレームである。第４図のAA断面
が第５図である。第５図で１は前記左車輪、２は左車輪
駆動モータ、21はロボット本体フレーム、27はウオーム
歯車、29はウオーム軸、30は左車輪回転用かさ歯車、32
は旋回軸、32aは旋回軸の軸心である。36は前記車輪旋
回検出カムであり、旋回軸心32aに固定されている。37
は車輪駆動軸、38及び39は車輪駆動軸37の上下に固定し
たかさ歯車、40は左車輪１に固定した歯車、41はウオー
ム歯車27とかみ合うホイル歯車、43は旋回軸の軸心32a
を旋回可能に支持する軸受で本体フレーム21に固定され
ている。44は、車輪１及び車輪駆動軸37の回転数を計測
する左車輪エンコーダ、45は軸37とエンコーダ44の軸を
連結する連結部である。右車輪４の横走行部６は第５図
の36の検出カムがないだけの同一構成である。

第５図で、左車輪１は、歯車40と車輪駆動用かさ歯車39
と車輪駆動軸37と歯車38,30を介し、左車輪駆動モータ
２と左車輪用エンコーダ44とに連結され、同様に右車輪
４も第５図の構成で第４図の右車輪駆動モータ５とに連
結されている。これにより、左車輪１と右車輪４とは別
々のモータによって駆動され、これらの車輪の回転数が
別々のエンコーダで測定される。

自掃掃除ロボットの壁ぎわへ近づく横走行は、ロボット
本体フレーム21及び後で説明するロボットボディ23の向
き、いわゆる自走掃除ロボットの進行方向を変えない
で、左車輪１及び右車輪４の走行方向を90゜旋回させ、
横に走行させる。この車輪の90゜旋回方向を次に述べ
る。

この左車輪１及び右車輪４の走行方向の90゜旋回は、第
４図の車輪旋回モータ24を駆動して行う。車輪旋回モー
タ24が回転すると、かさ歯車25,26を介してウオーム軸
９を回転し、左右のウオーム歯車27と28同時に回転す
る。ウオーム歯車27の回転にともない、第５図のウオー
ム歯車27とかみ合うホイル歯車41が回転し、旋回軸32a
が回転し、左車輪１の回転軸BBを形成する旋回軸32が旋
回軸32aの軸心CCを軸に旋回する。この旋回方向は右旋
回である。第５図では、左車輪１の90゜旋回駆動部を示
しているが、左車輪４の90゜旋回駆動部も第５図と同一
構成であり、したがって右車輪４は、左車輪のウオーム
歯車27と同時に回転する第４図のウオーム歯車28の回転
により軸心CCを軸に旋回する。また左車輪１及び右車輪
４の旋回軸32の軸CCとした90゜旋回角度は、第５図の旋
回軸心32aに固定した検出カム36の回転によって、第４
図の検出カム36に接触している旋回スイッチ34がONし、
このON信号を第６図の車輪旋回角度検出回路52で検出し
て、その信号データを中央処理部46に伝達する。中央処
理部46では、検出カム36のON信号を入力すると車輪旋回
モータ24の駆動を停止して、左右車輪の90゜旋回を終
る。

ロボット本体フレーム21には、超音波レーダが搭載され
ている。第１図の超音波レーダ回転モータ11と回転円板
８の回転軸９が連結され、11の回転によって回転円板８
及びパラボラアンテナ10は回転軸９を中心に回転する。
パラボラアンテナ10と超音波送受信器７では、破線で示
す指向性の鋭い超音波の送受信を行う。回転軸９には超
音波レーダエンコーダ12が連結されており、12によって
パラボラアンテナからの超音波の発射方向が検出され
る。超音波送受信器７から発射された超音波は、部屋の
壁や障害物などに当たると反射され、反射超音波のうち
のパラボラアンテナ10に帰ってきたものが超音波送受信
器で受信され、超音波が発射されてから受信されるまで
の時間と超音波レーダエンコーダ12によって検出される
超音波の発射方向とから、壁や障害物の位置が測定され
る。

さらに、ロボット本体フレーム21には、第１図の自走掃
除ロボットの進行方向の角度変化を計測するためのジャ
イロ13,掃除機14,測定回路部17,走行制御部18のための
制御用電源19,駆動用電源20などが搭載されており、超
音波レーダの超音波送受信器7,回転円板8,パラボラアン
テナ10以外がロボットボディ23で覆われている。掃除機
14には、掃除機モータ16とロボット本体フレーム21の幅
にほぼ等しい幅のごみ吸口15が設けられ、自走掃除ロボ
ットの走行とともに、ロボット本体フレーム21の幅の塵
芥を吸収する。

第６図は、第３図における走行制御系の全体を示すシス
テムブロック図であり、46は中央処理部（CPU）、47は
メモリ、48は超音波レーダ検出回路、49はレーダエンコ
ーダ測定回路、50はジャイロ測定回路、51は車輪エンコ
ーダ測定回路、52は車輪の90゜旋回角度検出回路であ
り、他の部分は第３図，第４図，第５図と同一符号をつ
けている。

第３図の測定回路部17は、第６図の超音波送受信器７の
出力信号を検出する超音波レーダ検出回路48と、超音波
レーダエンコーダ12からのデータを測定するレーダエン
コーダ測定回路49と、ジャイロ13からのデータを測定す
るジャイロ測定回路50と、左車輪エンコーダ44および右
車輪エンコーダ44aのデータを測定する車輪エンコーダ
測定回路51と、90゜旋回スイッチ34及び復帰スイッチ35
の信号を検出する車輪旋回角度検出回路とからなる。一
方、走行制御部18は、前記中央処理部46とメモリ47とか
らなる。中央処理部46は、超音波レーダ検出回路48,レ
ーダエンコーダ測定回路49,ジャイロ測定回路50,車輪エ
ンコーダ測定回路51及び車輪旋回角度検出回路52からの
データを周期的に取り込んで自走掃除ロボットの自己位
置と部屋の壁や障害物の位置を計算し、この結果をメモ
リ47に記憶する。この結果に応じて左右車輪駆動モータ
2,5と、車輪旋回モータ24と、掃除機モータ16及び超音
波レーダ回転モータ11などの制御信号を形成する。

次に以上の自走掃除ロボットの制御方法を示す。この実
施例の走行制御は、第７図に示すように、基本的には直
進とＵターンとを繰り返して走行させ、部屋の壁や障害
物にロボットが接近した時に壁や障害物のきわへ横方向
に移動させるものである。

第１図と第２図は、本発明による自走ロボットの制御方
法の実施例を示すフローチャートである。第１図におい
て、自走掃除ロボットの動作開始時には、中央処理部46
は、メモリ47の内容をクリアし、掃除機モータ16を起動
させて掃除を開始させて、次のステップの自走掃除ロボ
ットをＵターンさせるための制御フラグ（以下Ｕターン
フラグという）のリセットと、ロボットを壁や障害物に
向って横に走行（以下横走行という）させるための制御
フラグ（以下横走行フラグという）のリセットをする。

次のステップでは、室内での自走掃除ロボットの自己位
置が検出される。この自己位置は、一定時間間隔おき
に、左車輪エンコーダ44と右車輪エンコーダ44a及びジ
ャイロ13の出力信号をもとに測定される。左車輪エンコ
ーダ44から左車輪１の回転速度を表すデータ（パルス
数）が出力され、車輪エンコーダ測定回路51でこのデー
タから左車輪１の走行距離が測定される。同様に、右車
輪エンコーダ44aから右車輪４の回転速度を表すデータ
（パルス数）が出力され、このデータから車輪エンコー
ダ測定回路51で右車輪４の走行距離が測定される。また
ジャイロ13からは、一定時間間隔おきに、自走掃除ロボ
ットの進行方向の角度変化量が測定される。この左右車
輪の走行距離と進行方向の角度変化量が中央処理部46に
取り込まれ、自己位置座標が計算される。第７図の53
は、以上で検出した自己位置座標の軌跡を示したもの
で、自己位置データはＸ−Ｙ座標として得られる。この
Ｘ−Ｙ座標は、自走掃除ロボットが作業を行うために部
屋の床面に置かれたときに決まり、その置かれた位置を
原点０とし、そのときのロボットの向いている方向をｙ
軸、これに直角方向をｘ軸とする。ロボットの進行方向
のＸ−Ｙ座標上の角度が、ジャイロ13から測定される角
度変化量の累積で計算される。そして一定時間間隔ごと
に、自走掃除ロボットの自己位置座標が、前記左右車輪
の平均走行距離と、上記進行方向のＸ−Ｙ座標上の角度
の三角関数との、積により次々に計算される。

次のステップでは、壁や障害物の位置が検出される。壁
や障害物の位置の測定は、第３図，第６図の超音波レー
ダのデータを用いて行われる。第３図の超音波送受器７
及びパラボラアンテナ10は、ロボット上部で回転しなが
ら、超音波の発射と受信を行っている。したがってパラ
ボラアンテナ10が壁あるいは障害物の超音波発射方向に
垂直な面に向いたとき、超音波送受信器７で発射された
超音波はこの垂直面で反射されて、再びパラボラアンテ
ナ10及び超音波送受信器７で受信される。そこで、超音
波が超音波送受信器７から発射されてから壁や障害物の
垂直面で反射され、再び超音波送受信器７で受信される
往復時間と超音波の速度との積により、自走ロボットの
自己位置から壁あるいは障害物までの距離が計測され
る。また壁あるいは障害物の方向は、超音波レーダエン
コーダ12で、パラボラアンテナ10からの超音波の発射及
び受波方向の測定により計測される。この壁あるいは障
害物の位置座標は、第６図のメモリ47に記憶され、その
一例を第７図に示す。第７図は、長方形の部屋の中で、
ロボットが部屋の左下隅から走行を開始して、直進とＵ
ターンを繰り返して走行している間に検出した部屋の壁
の位置を示したもので、54は左の壁、55は上の壁、56は
右の壁、57は手前の壁のデータである。

次のステップでは、以下で得られた自走掃除ロボットと
壁もしくは障害物の位置座標をメモリ47に記憶し、壁や
障害物の位置関係を表す情景地図を作成し、そこに自走
掃除ロボットの走行経路を画く。その１例が第７図であ
る。

次のステップでは、自走掃除ロボットの進行方向に直進
走行を阻げる壁もしくは障害物があるか否かを判定す
る。先に説明したように、自走掃除ロボットは直進とＵ
ターンとを繰り返しながら走行するが、中央処理部46で
は、進行方向の壁もしくは障害物との間隔を第７図の情
景地図とロボットの走行経路をもとに常時監視してお
り、この間隔がロボットボディ23の前先端寸法近くにな
ったとき、壁もしくは障害物が有ると判定する。前方に
壁もしくは障害物がなければ、ロボットを直進走行させ
る。この直進走行は、左車輪モータ２と右車輪モータを
同時に回転させ、第５図の歯車30,歯車38,車輪駆動軸3
7,歯車39,歯車40の順に動力を伝達して、左車輪１及び
右車輪４とを駆動することによって行われる。そして前
方に壁もしくは障害物が有ると判定されない限り、直進
走行の結合子Ｂにより処理は、前記ロボットの位置検
出，障害物の位置検出，位置データの情景地図へのメモ
リ，前方障害物有るかの判断及び直進走行指令の動作が
繰り返えされ、自走掃除ロボットを直進走行させる。こ
の直進走行中、ロボットの位置座標と壁もしくは障害物
の位置座標が検出され、それぞれの位置座標が順次メモ
リ47に記憶され、メモリ47では第７図に示す情景地図が
次第に詳しくなり、そこに自走掃除ロボットの走行経路
も画かれる。

直進走行中に、前方に壁もしくは障害物が有ると判定す
ると、次のステップで自走掃除ロボットを停止させ、Ｕ
ターンあるいは横走行であることを示すフラグ（旋回中
フラグという）をセットすす。

次のステップでは、Ｕターン方向及び横走行方向の反転
を行う。先に説明したように、自走掃除ロボットは、壁
や障害物に近づくまでは直進走行とＵターンとを繰り返
して走行させ、壁や障害物にロボットが接近した時に、
壁や障害物のきわへ横方向に走行させるが、第７図で
は、軌跡53で示すように、最初のＵターン方向は右方向
であるが、次のＵターンは左方向に行われる。つまりＵ
ターンする毎にその方向は右と左に交互に変わり、これ
によって自走掃除ロボットはｙ軸方向に往復走行しつつ
ｘ軸方向に進むことになる。ロボットが壁に接近して横
走行をさせる時点第７図の57では、横走行の方向をどち
らにするか決定する必要があり、この横走行の方向は、
前のＵターンでのＵターン方向の逆の方向を指定する。
すなわち第７図の57の横走行の方向は、前の58でのＵタ
ーンが左Ｕターンであるので、その逆の右方向に指定す
る。前のＵターンが右Ｕターンであれば、横走行の方向
は左に指定する。

次のステップでは、Ｕターン可能かを判定する。ここで
自走掃除ロボットのＵターンの方法を第８図で説明す
る。第８図は右Ｕターンの例で、1aはＵターン前の左車
輪、1bはＵターン後の左車輪、4aは右車輪、23aはＵタ
ーン前のロボットボディ、23bはＵターン後のロボット
ボディ、61aは自走掃除ロボット自己位置としている左
右車輪の中央点のＵターン前の位置、61bはＵターン後
の自己位置、62aと62bはロボットボディの左前先端部、
63aと63bはロボットボディほ左後先端部である。右Ｕタ
ーンは、右車輪4aを停止させて、左車輪1aを前進方向に
駆動し、ロボットボディ23aを右車輪4aを中心に旋回さ
せる。このＵターンを行うことにより、掃除機14のごみ
吸口15の幅はロボットボディ23a,23bの幅にほぼ等しい
から、Ｕターン前後の掃除範囲はEbだけオーバラップす
る。このＵターンは、ロボットボディ23a,23bの先端か
ら車輪軸までの距離と、右車輪4aを中心にしたロボット
ボディの前先端部62a,62b及び後先端部63a,63bの回転範
囲で決まる領域a₁b₁c₁d₁内に壁や障害物がない時に可能
である。Ｕターン可能であれば、Ｕターン走行を指令す
るＵターンフラグをセットし、処理をＢに戻す。Ｕター
ン中は、第１図のロボット位置座標の検出，障害物の位
置検出，位置データの情景地図へのメモリ，次の旋回中
かの判断yes,旋回走行終りかの判断NO,結合子Ｂへ戻る
動作を繰り返す。Ｕターンが終れば、上記旋回走行終り
かの判断はyesとなり、つづいて旋回中フラグがリセッ
トされ、前記直進走行の動作に移り、第８図の矢印65の
方向に再び直進走行させる。以上のＵターンの場合、壁
64のきわに幅Eaの掃除残りが生じる。

前ステップのＵターン可能かの判断で、壁もしくは障害
物が第８図の前記領域a₁b₁c₁d₁に有り、Ｕターンできな
い場合、次のステップの壁や障害物に向って横走行の動
作に移る。ここで横走行の動作を説明する。第９図は、
右側に横走行する例であり、1cは横走行前の左車輪、1d
は横走行させるために車輪のみ90゜右旋回させた後の左
車輪、1eは壁69に向って横走行後の左車輪、1fは壁に接
近した後車輪のみ逆に90゜左旋回させて車輪の走行方向
を横走行前と同じロボットの進行方向に戻した後の左車
輪、4cは横走行前の右車輪、4dは横走行させるために車
輪のみ90゜右旋回させた後の右車輪、4eは壁69に向って
横走行後の右車輪、4fは壁に接近した後車輪のみ逆に90
゜左旋回させて走行方向を横走行前と同じ方向に戻した
後の右車輪、23cは横走行前のロボットボディ、23dは横
走行で壁69に接近した後のロボットボディ、67cと67dは
第５図の左車輪の旋回時32aの軸心CCの横走行前と壁接
近後の位置、68cと68dは右車輪の旋回軸の軸心CCの横走
行前と壁接近後の位置、66cはこの自走掃除ロボットの
自己位置と考えている位置で、上記左車輪の旋回軸心67
cと右車輪の旋回軸心68cの中央点である。この66cはま
た第１図の超音波レーダのパラボラアンテナ10の回転軸
９の回転軸心と一致させて、自己位置座標と壁もしくは
障害物の検知位置とを関連させている。66dは同様に壁
接近後の左右車輪の旋回軸心67dと68dの中央点である。
69は部屋の壁である。横走行の動作は、まず左車輪1cと
右車輪4cを、ロボットボディ23cの向きを変えないで、1
dと4dまでの軸心67c,68cを中心にそれぞれ90゜右旋回さ
せる。左右車輪の90゜旋回方法は、前に説明したよう
に、第４図の車輪旋回モータ24を駆動し、第５図の旋回
軸32を旋回させて行い、旋回角度90゜の検出は検出カム
36と旋回スイッチ34で検出する。

次にロボットの自己位置の点66cから壁69までの距離Ｌ
を第７図の情景地図の右側の壁56のデータから計算す
る。その壁までの距離Ｌに応じて、第９図の左車輪1dと
右車輪4dを1eと4eまで、距離ｌだけ壁69に向って横に走
行させる。この横走行によりロボットボディ23dを壁69
にLcまで接近させる。次に左車輪1eと右車輪4eを1fと4f
まで、前記90゜右旋回とは逆に、90゜左旋回させて、左
右車輪の走行方向を、横走行前の状態に戻す。つづいて
左車輪1fと4fは、ロボットボディ23dが壁69に沿うよう
に後退させる。その後退走行は、第７図の59から60に示
すように後方に壁58もしくは障害物が検知されるまで行
われる。

以上が横走行の動作であるが、横走行に入る前に上記の
横走行の走行距離ｌを決定しなければならない。そこで
第１図のフローチャートに戻るが、前ステップのＵター
ン可能かの判断でＵターンできないと判定された場合、
次のステップで横走行可能かの判断と横走行距離の決定
を行う。この横走行距離ｌの演算方法を第２図に示し、
第２図は第１図の横走行距離の決定という処理のサブル
ーチンである。第２図でＬ及びｌは長さを表し、Ｌは第
７図の57、第９図の66cで示す自走掃除ロボットの自己
位置点から部屋の壁まで距離を、Laは第８図のＵターン
可能な壁までの距離の最小距離、Lbは第８図のロボット
ボディ23の幅から前に説明した掃除のオーバラップ幅Eb
を差し引いた長さ、Lcは第９図の横走行させた後のロボ
ットボディ23dと壁とのすきま幅、ｌは横走行させるべ
き走行距離をそれぞれ示す。

第２図において、横走行の走行距離ｌは、自走掃除ロボ
ットの自己位置から壁までの距離Ｌに応じて、ＬがLb＜
Ｌ≦Laの範囲の場合は、ロボットボディ23の幅から掃除
のオーバラップ幅Ebを引いた長さLbに決定される。また
壁までの距離Ｌが、Lc＜Ｌ≦Lbの範囲の場合は、走行距
離ｌは、壁までの距離Ｌから横走行後のロボットボディ
と壁とのすきま幅Lcを引いた長さＬ−Lcに決定される。
さらに壁までの距離ＬがＬ＜Lcの場合、横走行はできな
いと判断して次の走行距離ｌをｌ＝０にする。横走行可
能ならば、次に横走行を指令するフラグ（横走行フラグ
という）をセットし、結合子Ｂに戻る。

横走行中は、第１図のロボット位置座標の検出，障害物
の位置検出，位置データの情景地図へのメモリ，次の旋
回中フラグ有るかの判断yes,旋回走行終りかの判断NO,
結合子Ｂへ戻るのを動作を繰り返す。

横走行は、第７図に示すメモリ内の情景地図では57から
59まで壁56に向って横に走行し、つづいて壁56に沿って
59から60まで後退走行する。

横走行の終ると第１図の旋回走行終りかの判断がyesと
なり、次の旋回中フラグをリセットして結合子Ｂに戻
る。

横走行が終り、第７図の60の点に達すると、もはやＵタ
ーンや後退ができなくなり、かつ前方はすでに59から60
の走行で掃除がすんでいるので直進走行の必要もない。
したがって第１図の処理は、前方に障害物が有るかの判
断がyes（第７図の走行経路53,57,59,60は障害物の１つ
と見なす）、Ｕターン可能かはNO,横走行可能かはNOと
進み、次のステップで、掃除終りかを判定する。

この判定は、第６図のメモリ47に形成された第７図の例
で示す情景地図と自走掃除ロボットが走行した経路とか
ら未掃除エリアを探すことによって行われる。第７図の
場合には、掃除が終ったものと判定されるが、室内に障
害物があったり部屋が四角形でない場合などに、未掃除
エリアが存在する場合がある。未掃除エリアが見つかる
と、自走掃除ロボットをその未掃除エリアに走行させ、
つづいて処理を結合子Ａに戻し、未掃除エリアに対して
上記の直進,Uターン，横走行等の動作が行われる。

以上のように、この実施例では、自走掃除ロボットを壁
ぎわや障害物のきわ（第９図のLc）まで簡単かつ正確に
接近させることができ、壁や障害物のきわの掃除のやり
残しをなくすことができる。また実施例では、横走行で
左右車輪の旋回と回転という簡単な駆動制御だけです
み、従来のような吸引口ブラシの操作制御や吸引口を出
したことによるロボットの外形形状の変化を考慮した走
行制御をなくしてもよく、走行方法の判断や決定に要す
る時間を短縮でき、かつ吸引口ブラシの駆動装置が不要
であるのでロボットボディも小形化できる。したがっ
て、超音波レーダで得られるまわりの壁や障害物の位置
データ及び情景地図データの変化にすばやく対応できる
ことになる。

なお、第１図，第２図，第７図〜第９図では、壁につい
て説明したが、障害物であっても同様である。また、上
記実施例では、自走ロボットとして掃除機を搭載したも
のとしたが、塗装を行うなどの他の作業を行うものであ
ってもよいことは明らかである。

〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、自走ロボットを
壁ぎわや障害物のきわまで簡単でかつ正確に接近させる
ことができる効果がある。

また自走ロボットに載置される掃除機及び塗装装置など
の作業機器を制御する必要がなく、車輪のみ走行制御だ
けでよいので制御の簡略化ができ、かつ作業機器の機構
部や駆動部の簡略化され自走ロボットの小形化も図れ
る。これら制御の簡略化と作業機器の簡略化及び自走ロ
ボットの小形化とにより、自走ロボットの走行方法の判
断や決定を迅速に行うことができ、部屋の壁や障害物に
対応して自走ロボットの動作変化を迅速に行え、作業時
間を大幅に短縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明による自走ロボットの走行制御
方法の一実施例を示すフローチャート、第３図は自走ロ
ボットの一具体例を示す構成図、第４図と第５図は本発
明の車輪駆動装置の一実施例を示す構成図、第６図は第
３図，第４図，第５図に示した自走ロボットにおける走
行制御系全体を示すシステムブロック図、第７図は自走
ロボットの制御装置で認識される情景地図データを示す
説明図、第８図は自走ロボットのＵターン方法を示す説
明図、第９図は本発明の自走ロボットの走行方法を示す
説明図である。 1,1a〜1f……左車輪、２……左車輪モータ、 3,6……横走行駆動部、4,4a〜4f……右車輪、５……右車輪モータ、７……超音波送受信器、 10……パラボラアンテナ、 12……超音波レーダエンコーダ、 13……ジャイロ、14……掃除機、 15……ごみ吸口、17……測定回路部、 18……走行制御部、 21……ロボット本体フレーム、 24……車輪旋回モータ、27,28……ウオーム歯車、 29……ウオーム軸、32……車輪旋回軸、 32a……旋回軸心、34……旋回スイッチ、 35……復帰スイッチ、 36……車輪旋回角度の検出カム、 37……車輪駆動軸、 30,38,39,40……かさ歯車、 44,44a……車輪エンコーダ、 46……中央処理部、 52……車輪旋回角度検出回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自走ロボット本体の向きを変化させないで
車輪を旋回させる車輪旋回駆動装置と、この車輪旋回角
度を測定する旋回角度測定装置と、車輪の走行距離測定
装置と、走行方向を測定する方向測定装置と、超音波に
よって物体までの距離および方向を測定する超音波物体
検知装置と、前記走行距離測定装置と方向測定装置とか
ら得られる自己位置座標と超音波物体検知装置から得ら
れる物体の位置座標とを記憶する記憶装置と、この記憶
装置のデータをもとに前記車輪旋回駆動装置を制御する
制御装置とを備えた自走ロボットにおいて、前記制御装
置で、記憶装置に記憶した自己位置座標及び走行方向と
物体の位置座標データとを読み出し、その自己位置座標
と物体の位置座標データより、自走ロボットを走行前方
に物体が有るまで直進走行させ、走行前方に物体が有れ
ば走行停止とＵターンをさせる車輪駆動制御を行い、前
記物体の位置座標データが、自走ロボットのＵターン領
域に有り、制御装置でＵターンできないと判断した場合
に、自走ロボット本体の向きを変化させないで、前記車
輪旋回駆動装置を前記旋回角度測定装置での測定角度を
もとに90゜旋回させて車輪の走行方向を自走ロボット本
体の向きに対して直角方向に向け、この車輪を、前記記
憶装置に記憶されている自走ロボットの自己位置座標デ
ータと障害物などの物体の位置座標データをもとに、自
己位置から物体までの距離に応じた距離だけ走行させ、
自走ロボット本体を部屋の壁や障害物などの物体に向っ
て横方向に接近させることを特徴とした自走ロボットの
走行制御方法。