JPH09204223A - 自律移動作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な作業品質で作業領域の全範囲を作業す
ることができる自律移動作業車を提供する。 【解決手段】 左右の障害物までの距離を測定し（♯１
０１）、測定した距離のうち近い方（作業開始側）の障
害物に向かって進み、壁に沿う（♯１０２）。次に、遠
い方（作業終了側）の障害物までの距離をもとに、横移
動ピッチＰ０を計算する（♯１０４）。計算した横移動
ピッチＰ０に従って、ジグザグ走行を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自律移動作業車に
関し、特に、作業対象範囲をくまなく走行して清掃やワ
ックス塗布などの作業を行なう自律移動作業車に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自律移動作業車としては、たとえ
ば、特公平５−８２６０１号公報に、回転可能な超音波
測距センサとデッドレコニング機能とを有し、超音波測
距センサによって障害物（壁など）の位置座標Ｘｍｉ
ｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘを求め、これらの４
点で囲まれる範囲を走行しながら、超音波測距センサに
よって得られる最新のデータを用いて上記の４点を修正
し、走行範囲を探索する自律移動作業車が開示されてい
る。

【０００３】また、特開平５−２５７５３３号公報に
は、デッドレコニング機能と非接触障害物センサとを持
つ自律移動作業車が開示されている。この自律移動作業
車では、作業領域の形状等の所定情報は予めキーボード
などから入力されるが、障害物に関する情報を持ってい
ない。したがって、障害物が検知されない領域では、所
定の移動定型パターンで作業を行ない、障害物が検知さ
れる領域では、障害物を回避可能な領域で上記の移動定
型パターンで作業を行なう。具体的には、障害物存在領
域の直前で障害物を検知せずに所定距離を走行できたレ
ーンと、障害物存在領域の直後で障害物を検知せずに所
定距離を走行できたレーンとを認識し、その２つのレー
ンで囲まれた領域を障害物存在領域として認識する。そ
して、障害物存在領域の直後で障害物を検知せずに所定
距離を走行できたレーンの終了点から上記の移動定型パ
ターンにより障害物存在領域内の未作業領域の作業を行
なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の特公平５−８２
６０１号公報に開示される従来の自律移動作業車では、
Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘを用いて清掃
領域を判断するため、清掃領域は実際の作業領域の形状
にかかわらず、すべて長方形の領域であると判断され、
実際の面積よりも広くなり、無駄な演算が必要になると
いう問題点があった。また、未作業領域の検索には、上
記の４点を用いて演算された長方形の領域から既作業領
域を除く演算が必要となるため、既作業領域を記憶する
必要があり、障害物が多数になったり、作業領域の形状
が複雑になると、メモリの容量が大きくなったり、演算
時間が長くなったりするという問題点もある。さらに、
ジグザグ走行で障害物にぶつかるとＵターンする走行方
法で作業を行ない、障害物に囲まれそれ以上走行できな
くなってから未作業領域の探索を行ない、未作業領域の
作業に移るので、未作業領域の作業開始地点までの移動
距離が長くなったり、既作業領域を再び走行する必要が
生じたりする。したがって、ワックス塗布作業や消毒液
による清拭作業などの場合は、既作業領域を再び走行す
ると作業品質を劣化させるため好ましくないという問題
点もあった。

【０００５】また、上記の特開平５−２５７５３３号公
報に開示される従来の自律移動作業車では、障害物は実
際には自律移動作業車の走行レーンのピッチにぴったり
合っていることはなく、スルーパスと障害物との間に作
業がなされていない作業残り領域が存在する。したがっ
て、第１のスルーパスの後および第２のスルーパスの前
では、障害物を単純に回避して作業を行なうのみである
ため、この作業残り領域を作業する配慮がなされておら
ず、そのため、障害物の周辺、特に障害物側面の近傍に
作業残り領域ができてしまうという問題点もあった。

【０００６】本発明の目的は、均一な作業品質で作業領
域の全範囲を作業することができる自律移動作業車を提
供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、簡単な処理で未知の
障害物を含む作業領域を自動的にくまなく効率的に作業
することができる自律移動作業車を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の自律移動
作業車は、ジグザグ走行により所定の作業を行なう自律
移動作業車であって、作業開始時に横方向の障害物まで
の距離を測定する測定手段と、測定手段により測定され
た横方向の障害物までの距離のうち作業進行方向側の障
害物までの距離をもとに、ジグザグ走行時の走行レーン
の横移動ピッチを算出する算出手段とを含み、自律移動
作業車は、算出手段により算出された横移動ピッチに従
いジグザグ走行を行なう。

【０００９】上記の構成により、横方向の障害物までの
距離のうち作業進行方向側の障害物までの距離をもとに
横移動ピッチを算出し、算出された横移動ピッチに従い
ジグザグ走行を行なうので、横移動ピッチを等間隔にす
ることができ、作業領域の全範囲で均一な作業品質を実
現することが可能となる。

【００１０】請求項２記載の自律移動作業車は、請求項
１記載の自律移動作業車の構成に加え、測定手段により
直進走行中に測定された作業進行方向側の障害物までの
距離のうち最小値を記憶する記憶手段をさらに含み、上
記算出手段は、記憶手段により記憶されている最小値が
更新されるごとに、記憶手段に記憶されている最小値に
対応する障害物に沿う走行レーンが生ずるように横移動
ピッチを算出し、自律移動作業車は、算出手段により算
出された最新の横移動ピッチに従いジグザグ走行を行な
う。

【００１１】上記構成により、作業進行方向側の障害物
の側面に倣い走行をする走行レーンが発生するように横
移動ピッチを計算し、この計算された横移動ピッチに従
いジグザグ走行を行なうことができるので、作業領域の
中の未作業領域を発生することを防止することが可能と
なる。

【００１２】請求項３記載の自律移動作業車は、請求項
２記載の自律移動作業車の構成に加え、記憶手段に記憶
されている最小値に対応する障害物に倣って最終の走行
レーンを走行しているとき、作業進行方向側の障害物ま
での距離が最小値でなくなった場合、最小値に対応する
障害物に倣って走行する第１走行レーンと最小値でない
作業進行方向側の障害物に倣って走行する第２走行レー
ンとで挟まれる領域を作業した後、第１走行レーンに戻
って作業を行なう。

【００１３】上記構成により、作業進行方向側の奥の部
分から作業を行なうことが可能となり、作業領域の詳細
な地図情報等を用いずに簡単な処理で未知の障害物を含
む作業領域を自動的にくまなく効率的に作業することが
可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の自
律移動作業車である清掃作業ロボットについて図面を参
照しながら説明する。以下に説明する清掃作業ロボット
は、床面を清掃する清掃作業ロボットであるが、この他
の作業を行なう自律移動作業車であっても本発明を同様
に適用することができる。

【００１５】図１は、本発明の一実施の形態の清掃作業
ロボットの構成を示す概略図である。図１を参照して、
清掃作業ロボットは、車体部１、走行部２、前方障害物
センサ３、側方倣いセンサ４、左側駆動車輪５ａ、右側
駆動車輪５ｂ、左側駆動モータ６ａ、右側駆動モータ６
ｂ、前側自在キャスタ車輪７ａ、後側自在キャスタ車輪
７ｂ、清掃作業部８、車体部回転軸９、車体部回転駆動
モータ１０、左側測距センサ１１ａ、右側測距センサ１
１ｂを含む。

【００１６】車体部１は、走行部２の上に取付けられ、
走行部２に対して、床面に垂直な車体部回転軸９周りに
回転可能に支持されている。車体部１は、車体部回転駆
動モータ１０によって回転駆動される。走行部２は、清
掃作業ロボット本体を移動させるための走行部である。

【００１７】前方障害物センサ３は、車体部１の前方に
取付けられ、前方の障害物に接触したことを検知し、障
害物検知信号を走行制御部１２（図２参照）へ出力す
る。側方倣いセンサ４は、側方の壁に沿って直進する場
合に、壁までの距離を検出する。車体部１の左右側面に
ポテンショメータが取付けられており、ポテンショメー
タの軸は、垂直軸周りに回転するように取付けられてい
る。ポテンショメータの軸には、横方向に張り出した棒
が取付けられている。棒の先端には、壁を傷つけないよ
うに球体が取付けられている。上記のように構成された
側方倣いセンサ４が、清掃作業ロボットの左右側面それ
ぞれに前後２箇所取付けられている。

【００１８】左側駆動車輪５ａおよび右側駆動車輪５ｂ
は、左側駆動モータ６ａおよび右側駆動モータ６ｂの駆
動軸に直結され、左右独立に回転可能である。このとき
の回転数は、左側回転数検出エンコーダ１３ａおよび右
側回転数検出エンコーダ１３ｂ（図２参照）によって計
測される。

【００１９】左側駆動モータ６ａおよび右側駆動モータ
６ｂは、走行部２の車体台板に固定され、走行制御部１
２によって左右独立に駆動制御され、左側駆動車輪５ａ
および右側駆動車輪５ｂを独立に回転駆動することによ
り、前進、後進、回転、またはカーブ走行を行なう。

【００２０】前側自在キャスタ車輪７ａおよび後側自在
キャスタ車輪７ｂは、左側駆動車輪５ａおよび右側駆動
車輪５ｂとともに車体を支え、左側駆動車輪５ａおよび
右側駆動車輪５ｂの回転に応じて車輪の向きが回転し、
スムーズな回転走行およびカーブ走行を実現する。

【００２１】清掃作業部８は、車体部１に連結され、床
面の清掃作業を行なう。車体部回転軸９の軸周りに車体
部１が走行部２に対して回転する。車体部回転駆動モー
タ１０は、車体部１を走行部２に対して回転させるため
のモータである。

【００２２】左側測距センサ１１ａおよび右側測距セン
サ１１ｂは、それぞれ左側方向、右側方向の障害物まで
の距離を測定する測距センサであり、超音波測距センサ
または光学的測距センサが用いられる。

【００２３】次に、図１に示す清掃作業ロボットの制御
部の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示す
清掃作業ロボットの制御部の構成を示すブロック図であ
る。

【００２４】図２を参照して、制御部は、走行制御部１
２、左側回転数検出エンコーダ１３ａ、右側回転数検出
エンコーダ１３ｂ、ピッチ記憶部１４、操作部１５、演
算制御部１６を含む。

【００２５】走行制御部１２には、前方障害物センサ
３、左側測距センサ１１ａ、および右側測距センサ１１
ｂが接続される。また、走行制御部１２には、左側駆動
モータ６ａ、右側駆動モータ６ｂ、左側回転数検出エン
コーダ１３ａ、および右側回転数検出エンコーダ１３ｂ
が接続される。さらに、走行制御部１２は、演算制御部
１６と接続され、演算制御部１６は、ピッチ記憶部１４
および操作部１５と接続される。

【００２６】走行制御部１２は、左側駆動モータ６ａお
よび右側駆動モータ６ｂの回転数を左側回転数検出エン
コーダ１３ａおよび右側回転数検出エンコーダ１３ｂか
らの出力をモニタすることにより制御し、前進、後進、
カーブ走行、その場回転等の走行制御を行なう。また、
走行制御部１２は、前方障害物センサ３および側方倣い
センサ４の出力に応じて、後述する図４に示すフローチ
ャートに従って走行制御を行なう。

【００２７】左側回転数検出エンコーダ１３ａは、左側
駆動モータ６ａの回転数を計測し、走行制御部１２へ出
力する。右側回転数検出エンコーダ１３ｂは、右側駆動
モータ６ｂの回転数を計測し、走行制御部１２へ出力す
る。

【００２８】ピッチ記憶部１４は、横移動ピッチを記憶
し、演算制御部１６へ出力する。操作部１５は、各種設
定値を入力したり、命令を与えるためのキースイッチと
表示部とから構成される。演算制御部１６は、清掃作業
ロボット全体の演算および制御を行なう。

【００２９】次に、図１に示す側方倣いセンサ４につい
てさらに詳細に説明する。図３は、側方倣いセンサの使
用状況を説明するための図である。側方の壁に沿って走
行する場合、側方倣いセンサ４の先端部が壁に接触し、
壁との距離に応じてポテンショメータの軸周りに回転
し、その回転角度θ１、θ２をポテンショメータで検出
する。

【００３０】走行制御部１２は、前後の側方倣いセンサ
４の回転角度θ１、θ２をもとに、壁と清掃作業ロボッ
トとの平行度合と距離とを計算し、清掃作業部８の横側
が壁に接するように所定の距離を保ち、かつ、壁と平行
となるように走行を制御する。

【００３１】次に、上記のように構成された清掃作業ロ
ボットの動作について詳細に説明する。図４は、測距し
ながらジグザグ走行の横移動ピッチを計算する処理を示
すフローチャートである。

【００３２】まず、置かれた場所で左右の壁までの距離
を測定する（♯１０１）。次に、左右のどちらか近い方
の壁の方に９０度回転しその壁の方へ向かって進み、壁
に接触したら、左の壁なら右に、右の壁なら左に９０度
回転し壁に沿う（♯１０２）。

【００３３】次に、清掃作業ロボットの位置座標を示す
変数ｘ、ｙを０にし、現在の位置を原点とする。また、
作業領域を示す変数ｘ０、ｙ０、ｘ１、ｙ１を初期化す
る。具体的には、ｘ０、ｙ０を現在位置（原点）に設定
し、ｘ１、ｙ１をそれぞれＸｍａｘ、Ｙｍａｘに設定す
る（♯１０３）。なお、Ｘｍａｘ、Ｙｍａｘは作業前に
操作部１５から入力されている。

【００３４】次に、遠い方（作業進行方向側）の壁まで
の距離をもとに、以下の式により横移動ピッチＰ０を計
算する（♯１０４）。この式は、Ｐ０を作業の終了行程
で清掃作業ロボットが作業進行方向側の壁に沿って復路
で作業を行なうように設定するものである。

【００３５】Ｐ０＝（Ｗ−Ｌ／２）／ｍ … （１） Ｐ０＜Ｌ−Ｄｍｉｎ … （２） ここで、ｍは、（２）式を満たす最大の正の偶数。Ｗ
は、ロボットの中心から遠い方の壁までの距離であり、
測距センサの測定値をもとに、ロボット上での測距セン
サの取付位置を考慮して、計算により求める。Ｌは、清
掃作業ロボットの作業幅である。Ｄｍｉｎは、ジグザグ
走行の前の走行レーンとの重なり幅の最小値であり、ロ
ボットの直進走行性能に応じて予め決定されている値で
ある。

【００３６】次に、現在の作業が通常の作業かまたは作
業残り領域の作業かを示すモードフラグＭＦを０にする
（♯１０５）。なお、ＭＦ＝０のとき、通常作業モード
を示しており、ＭＦ＝１のとき、作業残り領域作業モー
ドを示している。

【００３７】最後に、ジグザグ走行のサブルーチンを実
行し（♯１０６）、作業を終了する。

【００３８】次に、図４に示すジグザグ走行のサブルー
チンについてさらに詳細に説明する。図５および図６
は、再帰呼出をするジグザグ走行のサブルーチンを説明
するフローチャートである。

【００３９】まず、直進を開始する（♯２０１）。次
に、モードフラグＭＦを判別する（♯２０２）。ここ
で、ＭＦ＝０ならば、通常作業モードであり、♯２０３
へ進み、ＭＦ＝１ならば、作業残り領域作業モードであ
り、♯２０５へ進む。

【００４０】次に、作業終了側の障害物までの距離Ｗを
測定し、現在の自己位置ｘとＷからその障害物のｘ座標
（＝ｘ＋Ｗ）を計算し、その障害物が今までに発見した
どの障害物よりも作業開始側に近ければ（♯２０３でＹ
ＥＳ）、♯２０４へ進み、（１）式によりＰ０を計算し
直し、将来、この障害物に復路で沿って走行するように
する。一方、ＭＦ＝１で通常領域の作業でない場合は、
♯２０３、および♯２０４は行なわない。

【００４１】次に、現在位置のｙ座標がｙ１よりも所定
量Ｌ１以上大きいか否かを判断する（♯２０５）。Ｌ１
は、前方障害物センサの右端と左端を結ぶ直線と、前方
障害物センサの最先端との距離である（図３参照）。本
実施例では前方障害物センサが曲面なので、前進時に前
側障害物が前方障害物センサのどの位置に接触するかに
より、前進距離にＬ１の差が生じる。前方障害物センサ
に障害物が完全に接触しなかったことを確認する意味で
所定量Ｌ１を加えている。ｙ≦ｙ１＋Ｌ１ならば、♯２
０９へ進み、ｙ＞ｙ１＋Ｌ１ならば、♯２０６へ進む。

【００４２】ｙ＞ｙ１＋Ｌ１のとき、その前の走行レー
ンでのｙ座標の最大値よりも現在のｙ座標が大きいた
め、前の走行レーンには往路進行方向に障害物があった
と認識し、以降の♯２０７で、障害物と現在の走行レー
ンとの間の作業残り領域の作業を行なうが、その前に、
現在のモードフラグＭＦと、横移動ピッチＰ０と、ｘ１
と、ｙ０とをスタックに保存する（♯２０６）。これ
は、作業残り領域の走行のサブルーチンの中で、ジグザ
グ走行サブルーチンを再帰的に呼出して使用し、そのと
き、ＭＦ、Ｐ０、ｘ１、ｙ０を新しい値に書換えるため
である。

【００４３】次に、作業残り領域走行サブルーチンで作
業残り領域の作業を行なう（♯２０７）。作業残り領域
走行サブルーチンについては後述する。

【００４４】次に、作業残り領域走行サブルーチンが終
了し、通常走行に戻ったので、スタックに退避していた
ＭＦ、Ｐ０、ｘ１、ｙ０を復帰させ（♯２０８）、♯２
１０へ進む。

【００４５】一方、ｙ≦ｙ１＋Ｌ１のとき、前方の障害
物に接触したか否かを判断し（＃２０９）、接触してい
なければ♯２０２へ戻り、接触していれば♯２１０へ進
む。

【００４６】次に、前方の障害物に接触した場合、ｙ１
に現在位置のｙ座標を代入する（♯２１０）。

【００４７】次に、モードフラグＭＦが０か１かを判別
する（♯２１１）。これは、ジグザグ走行サブルーチン
が作業残り領域走行のサブルーチンや終了側レーン走行
のサブルーチンの中でも呼出され、通常走行の場合と若
干異なる動作をする必要があるため、ここで、現在は通
常走行中なのか作業残り領域の走行中なのかを判別する
ためである。

【００４８】次に、ＭＦ＝０のとき、作業進行方向側へ
９０度回転し、横移動ピッチＰ０だけ作業進行方向側へ
直進する。その後、さらに９０度回転し、横移動ピッチ
Ｐ０でのＵターンを完了する（♯２１２）。

【００４９】次に、現在の走行レーンが作業終了側の最
もｘ座標の小さい障害物に沿う走行レーンか否かを判別
する（♯２１３）。作業終了側の最もｘ座標の小さい障
害物に沿う走行レーンの場合、♯２１４へ進み、そうで
なければ♯２１５へ進む。

【００５０】最もｘ座標の小さい障害物に沿う走行レー
ンの場合、終了側レーン走行のサブルーチンを実行し
（♯２１４）、ジグザグ走行サブルーチンを終了しリタ
ーンする。

【００５１】一方、最もｘ座標の小さい障害物に沿う走
行レーンでない場合、ｙ０の位置まで直進する（♯２１
５）。これは、復路の走行である。

【００５２】次に、現在のｙ座標が作業領域の最大値ｘ
１以上か否かを判別し（♯２１６）、最大値ｘ１以上で
あればジグザグ走行サブルーチンを終了しリターンす
る。最大値ｘ１以上でなければ、作業進行方向側へ９０
度回転し、横移動ピッチＰ０だけ作業進行方向側へ直進
し、その後、さらに９０度回転し、横移動ピッチＰ０で
のＵターンを完了し（♯２１７）、♯２０１へ戻る。

【００５３】次に、図５に示す作業残り領域走行のサブ
ルーチンについてさらに詳細に説明する。図７および図
８は、未作業領域に対応したジグザグ走行を行なう作業
残り領域走行のサブルーチンを示すフローチャートであ
る。

【００５４】まず、モードフラグＭＦを１に設定し、作
業領域のｙ座標の下限値ｙ０にｙ１を代入し、ｘ座標の
上限値ｘ１に現在のｘ座標を代入し、ｙ座標の上限値ｙ
１にＹｍａｘを代入する（♯３００）。次に、作業開始
側の障害物までの距離Ｄを測定する（♯３０１）。Ｄは
清掃作業部の障害物側の端から障害物までの距離であ
り、測距センサの出力をもとに、ロボット上での測距セ
ンサの取付位置を考慮して、計算により求める。

【００５５】次に、Ｄと所定の値Ｄ０とを比較し（♯３
０２）、ＤがＤ０未満であれば♯３０３へ進み、Ｄ０以
上であれば♯３０５へ進む。ここで、Ｄ０は、それまで
の走行レーン間のオーバーラップ量であり、清掃作業ロ
ボットの作業幅Ｌと横移動ピッチＰ０から、 Ｄ０＝Ｌ−Ｐ０ …（３） により計算される。

【００５６】Ｄ≧Ｄ０の場合は、ジグザグ走行（１往復
半）で作業残り領域を走行する。そのための横移動ピッ
チＰ０を下記の式で計算し（♯３０５）、♯３０８へ進
む。

【００５７】Ｐ０＝（Ｄ−Ｌ／２）／３ … （４） 一方、本実施例では、前側障害物センサの幅が清掃作業
部の幅より小さいので、前側障害物センサが前方障害物
を検出しなくても、そのまま前進すると、清掃作業部に
障害物が接触する場合がある。この場合、作業残り領域
の幅Ｄはマイナスとなる。そしてＤ＜０の場合は、作業
開始側の障害物の反対側へＤだけ横移動して障害物に沿
い（♯３０６）、走行レーン数１で作業する（♯３０
７）。

【００５８】一方、０＜Ｄ＜Ｄ０の場合は、作業残り領
域の幅が小さいので、作業開始側の障害物に向かって横
移動して障害物に沿い（♯３０４）、走行レーン数１で
作業する（♯３０７）。このようにしても、横移動量
は、今までの走行レーン間のオーバーラップ量以内とな
るので、この後も作業残りを生じることはない。

【００５９】次に、直進を開始する（♯３０８）。次
に、作業開始側の障害物までの距離Ｄを測定し、所定の
値Ｄｍａｘと比較する（♯３０９）。Ｄｍａｘは、作業
残り領域の最大幅であり、以下の式により計算される。

【００６０】Ｄｍａｘ＝２×Ｌ … （５） ＤがＤｍａｘ以上であれば♯３１０へ進み、Ｄｍａｘ未
満であれば♯３１２へ進む。

【００６１】ＤがＤｍａｘ以上であれば、作業開始側の
障害物がなくなったと認識する。そして、作業開始側の
障害物の奥に未作業領域があることを認識し、そのこと
を所定のフラグに記憶する（♯３１０）。次に、現在位
置のｙ座標をｙ１に代入して記憶し（♯３１１）、♯３
１６へ進む。

【００６２】一方、ＤがＤｍａｘ未満であり、まだ作業
開始側の障害物があるものと認識すると、そのまま直進
する。そして、直進しながら自己中心位置から作業終了
側の障害物までの距離Ｗを測定し、現在の自己位置ｘと
Ｗとからその障害物のｘ座標（＝ｘ＋Ｗ）を計算し、そ
の障害物が今までに発見したどの障害物よりも作業開始
側に近ければ（♯３１２）、♯３１３へ進み、そうでな
ければ♯３１４へ進む。

【００６３】障害物が今までに発見したどの障害物より
も作業開始側に近い場合、（１）式によりＰ０を計算し
直し（♯３１３）、将来、この障害物に復路で沿って走
行するようにする。

【００６４】次に、前方の障害物に接触したかどうかを
判別する（♯３１４）。前方の障害物に接触していれ
ば、♯３１１へ進み、現在位置のｙ座標をｙ１に代入し
て記憶する。一方、接触していなければ♯３１５へ進
む。

【００６５】前方の障害物に接触していない場合、現在
位置のｙ座標がｙ１よりも所定量Ｌ１以上大きいか否か
を判別する（♯３１５）。ｙ１よりＬ１以上大きい場合
は♯３１６へ進み、大きくなければ♯３０８へ戻る。

【００６６】現在位置のｙ座標がｙ１よりＬ１以上大き
いの場合、作業残り領域の走行レーン数（♯３０５また
は♯３０７で求めた値）を終了したかどうかを判別する
（♯３１６）。未終了であれば♯３１７へ進み、終了し
ていれば♯３２０へ進む。

【００６７】未終了の場合、作業開始方向側へ９０度回
転し、横移動ピッチＰ０だけ作業開始方向側へ直進し、
その後、さらに９０度回転し、横移動ピッチＰ０でのＵ
ターンを完了する（♯３１７）。

【００６８】次に、ｙ座標がｙ０になるまで直進する
（♯３１８）。ｙ０は、♯３０１で記憶した作業残り領
域の開始位置のｙ座標である。

【００６９】次に、作業開始方向側へ９０度回転し、横
移動ピッチＰ０だけ作業開始方向側へ直進し、その後、
さらに９０度回転し、横移動ピッチＰ０でのＵターンを
完了し（♯３１９）、♯３０８へ戻る。

【００７０】一方、作業残り領域の走行レーン数を終了
していない場合、障害物の奥に未作業領域があったかど
うか（♯３１０で記録済）を判別し（♯３２０）、未作
業領域があれば♯３２２へ進み、なければ♯３２１へ進
む。

【００７１】未作業領域がない場合、作業残り領域の作
業を終了し、作業進行方向側へ９０度回転し、ｘ＝ｘ１
の位置まで直進し、さらに往路進行方向を向くように
（直前の回転方向と逆の方向に）９０度回転し（♯３２
１）、作業残り領域の作業を終了しリターンする。

【００７２】一方、未作業領域がある場合、現在位置の
ｙ座標をｙ０に代入し、ｙ１にＹｍａｘを代入する（♯
３２２）。なお、次の♯３２５で行なうジグザグ走行サ
ブルーチンにおいて、ｙ０は作業領域の開始位置のｙ座
標になり、ｙ１は終了位置のｙ座標の初期値になる。ｘ
１は♯３０１で設定された値のままであり、作業残り領
域の作業進行方向側端のｘ座標であって、♯３２５で行
なうジグザグ走行サブルーチンにおいて、終了位置のｘ
座標となる。

【００７３】次に、横移動可能な位置まで直進した後、
作業開始方向側へ９０度回転し、未作業領域の作業開始
方向側の端まで直進し、さらに往路進行方向を向くよう
に（直前の回転方向と逆方向に）９０度回転し壁に倣う
（♯３２３）。

【００７４】次に、現在位置のｘ座標と、ｘ１から未作
業領域の作業幅を求め、走行レーン数ｍと横移動ピッチ
Ｐ０を以下の式により計算する（♯３２４）。

【００７５】Ｐ０＝（ｘ１−ｘ）／ｍ … （６） Ｐ０＜Ｌ−Ｄｍｉｎ … （７） ここで、ｍは、（７）式を満たす最大の正の偶数であ
り、Ｌは、清掃作業ロボットの作業幅である。Ｄｍｉｎ
は、ジグザグ走行の前の走行レーンとの重なり幅の最小
値であり、清掃作業ロボットの直進走行性能に応じて予
め決定されている値である。

【００７６】最後に、ジグザグ走行サブルーチンを実行
した後（♯３２５）、作業残り領域走行のサブルーチン
を終了してリターンする。このジグザグ走行サブルーチ
ン中に、作業残り領域が発生した場合は、作業残り領域
走行のサブルーチンが再帰的に呼出される。

【００７７】次に、図６に示す終了側レーン走行のサブ
ルーチンについてさらに詳細に説明する。図９は、終了
側走行レーンのジグザグ走行を行なう終了側レーン走行
のサブルーチンを示すフローチャートである。

【００７８】まず、モードフラグＭＦを通常走行でない
ことを示す１にする（♯４０１）。次に、作業開始方向
側を作業進行方向側とし、作業進行方向側を作業開始方
向側とするように、対応するフラグを修正し、かつ、往
路進行方向側を復路進行方向側とし、復路進行方向側を
往路進行方向側とするように対応するフラグを修正す
る。それに伴い、ｘ軸、ｙ軸の正負の方向が逆になる
（♯４０２）。

【００７９】次に、現在位置を原点とするように、ｘ、
ｙに０を代入する。また、♯４０９で実行するジグザグ
走行サブルーチンの作業領域開始点のｙ座標であるｙ０
に現在位置のｙ座標である０を代入し、作業終了点のｘ
座標を示すｘ１に現在位置のｘ座標である０を代入し、
作業終了点のｙ座標を示すｙ１にＹｍａｘを代入する
（♯４０３）。

【００８０】次に、作業開始方向側（♯４０２で反転し
ているので、通常走行では作業進行方向側）の障害物ま
での距離Ｄｅを測定する（♯４０４）。

【００８１】次に、Ｄｅと所定の値Ｄ０とを比較し（♯
４０５）、ＤｅがＤ０以下であれば、♯４０７へ進み、
Ｄ０より大きければ♯４０６へ進む。ここで、Ｄ０は、
それまでの走行レーン間のオーバラップ量であり、清掃
作業ロボットの作業幅Ｌと横移動ピッチＰ０とから以下
の式により計算される。

【００８２】Ｄ０＝Ｌ−Ｐ０ … （８） 次に、Ｄ０より大きい場合、Ｄｅをもとに走行レーン数
ｍと横移動ピッチＰ０とを計算する（♯４０６）。

【００８３】Ｐ０＝（Ｄｅ−Ｌ／２）／ｍ … （９） Ｐ０＜Ｌ−Ｄｍｉｎ … （１０） ここで、ｍは、（１０）式を満たす最大の正の偶数であ
り、Ｌは、清掃作業ロボットの作業幅である。Ｄｍｉｎ
は、ジグザグ走行の前の走行レーンとの重なり幅の最小
値であり、清掃作業ロボットの直進走行性能に応じて予
め決定されている値である。

【００８４】一方、Ｄ０以下の場合、Ｄｅが小さいので
走行レーン数ｍを１にする（♯４０７）。

【００８５】次に、作業開始方向側（通常走行では作業
進行方向側）へ向かって９０度回転し、作業開始方向側
の端まで直進し、さらに往路進行方向を向くように（直
前の回転方向と逆方向に）、９０度回転し、壁に沿う
（♯４０８）。

【００８６】最後に、ジグザグ走行のサブルーチンを実
行した後（♯４０９）、終了側レーン走行のサブルーチ
ンを終了してリターンする。ここで、通常走行とは、左
右反転、前後反転のジグザグを走行したことになり、以
前説明した通常走行と同様に、作業残り領域を発見すれ
ば作業残り領域走行サブルーチンを実行する。

【００８７】次に、上記の各フローチャートに従った清
掃作業ロボットの具体的な動作について説明する。図１
０は、図１に示す清掃作業ロボットの第１の動作を説明
するための図である。

【００８８】図１０を参照して、まず、ａ点は、♯１０
３の作業領域の原点位置を示している。すなわち、最初
に置いた位置が左の壁に近かった場合の例であり、♯１
０１〜♯１０２でこの場所まで移動する。次に、♯１０
４で、右側の壁までの距離を測定し、横移動ピッチＰ０
を計算する。

【００８９】次に、ｂ点は、♯２０１〜♯２０５でジグ
ザグ走行を繰返し、最後に前方の棚に接触する場所を示
している。今後、この位置のｙ座標がｙ１である。ジグ
ザグ走行中、♯２０３〜♯２０４で周期的に右側の壁ま
での距離を測定するが、まだ最初の壁しか発見しておら
ず、横移動ピッチＰ０はそのままである。

【００９０】次に、ジグザグ走行中始めて前方の壁のな
い領域すなわちｃ点に来たので、ｃ点の位置は、ｂ点の
位置よりも前方に進んだ位置となる。このとき、♯２０
５でそのことを発見し、♯２０６へ進み、その後作業残
り領域走行のサブルーチンへ進む。そして、少し直進し
て横の棚までの距離を測定できる位置まで進み、左の棚
までの距離を測定する。この場合、横の棚までの距離が
大きいので、１往復半で棚の横を作業することにし、横
移動ピッチＰ０を計算する。

【００９１】次に、♯３０９で、左の棚までの距離を測
定しつつ直進し、ｄ点の位置で左の障害物までの距離が
大きくなり、左の棚がなくなったことを発見する。そし
て、左の棚の奥に未作業領域があることを記憶する（♯
３０９〜♯３１０）。

【００９２】次に、作業残り領域をジグザグ走行で作業
し、左の棚の奥に進んで、壁の倣ったところがｅ点であ
る（♯３２３）。次に、♯３２４で横移動ピッチＰ０を
計算するが、この場合、今の位置は最初の壁と同じ壁な
ので、計算の結果は最初の横移動ピッチと同じになる。

【００９３】次に、ｆ点は、ジグザグ走行のサブルーチ
ンを実行して未作業領域の作業を終了した位置である
（♯３２５）。次に、Ｕターンして、ｆ点から次の走行
レーンへ移るが、この走行レーンが右側の壁に置いてあ
る棚に沿う走行レーンなので、♯２１３で♯２１４へ進
んで終了側レーン走行のサブルーチンを実行し、右側の
壁まで移動してｇ点に達し、壁に沿う。

【００９４】そして、右と左、前と後を入れ換え、ジグ
ザグ走行を行なって、最終的にｈ点まで移動し作業を終
了する。

【００９５】次に、図１に示す清掃作業ロボットの第２
の動作について説明する。図１１は、図１に示す清掃作
業ロボットの第２の動作を説明するための図である。

【００９６】図１１を参照して、図１１に示すａ点から
ｅ点までは、図１０に示すａ点からｅ点までの動作と同
じ動作であるため、詳細な説明を省略し、以降の動作に
ついて説明する。

【００９７】まず、ｆ点は、棚の奥の未作業領域を作業
中に、さらに作業残り領域が発生することを検出したと
ころである。次に、ｇ点は、終了側レーン走行のサブル
ーチンの実行中に作業残り領域を発見し、作業残り領域
の作業を行なっているところである。

【００９８】次に、図１に示す清掃作業ロボットの第３
の動作について説明する。図１２は、図１に示す清掃作
業ロボットの第３の動作を説明するための図である。

【００９９】図１０に示すｃ点の位置で、作業残り領域
の発生を発見した後、作業残り領域の幅と現在位置のｘ
座標とをもとに、左側の棚で作業残り領域が発生しない
ような横移動ピッチＰを計算し、ピッチ記憶部１４に記
憶する。そして、次回から初期横移動ピッチとして、ピ
ッチ記憶部１４に記憶された横移動ピッチＰを用いるこ
とにより、図１２に示すように左の棚で作業残り領域が
発生しないように作業することができる。ここで、左側
の棚で作業残り領域が発生しないような横移動ピッチＰ
は、以下の式により計算される。

【０１００】Ｐ＝（ｘ１−Ｄ）／ｍ … （１１） Ｐ＜Ｌ−Ｄｍｉｎ … （１２） ここで、ｍは、（１２）式を満たす最大の正の偶数であ
り、ｘ１は、図１０のｃ点の位置のｘ座標であり、Ｄ
は、図１０のｃ点の位置での作業開始側の障害物と清掃
作業ロボットの作業開始方向側端との距離であり、Ｌ
は、清掃作業ロボットの作業幅である。Ｄｍｉｎは、ジ
グザグ走行の前の走行レーンとの重なり幅の最小値であ
り、清掃作業ロボットの直進走行性能に応じて予め決定
されている値である。

【０１０１】なお、ピッチ記憶部１４には、複数の横移
動ピッチの値を記憶することもできるので、図１１に示
すように作業残り領域が複数回生じる場合でも有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の清掃作業ロボットの構
成を示す概略図である。

【図２】図１に示す清掃作業ロボットの制御部の構成を
示すブロック図である。

【図３】側方倣いセンサの使用状況を説明するための図
である。

【図４】測距してジグザグ走行の横移動ピッチを計算す
る処理を説明するためのフローチャートである。

【図５】図４に示すジグザグ走行の処理の一部を説明す
るためのフローチャートである。

【図６】図４に示すジグザグ走行の処理の他の一部を説
明するためのフローチャートである。

【図７】図５に示す作業残り領域走行のサブルーチンの
一部を説明するためのフローチャートである。

【図８】図５に示す作業残り領域走行のサブルーチンの
他の一部を説明するためのフローチャートである。

【図９】図６に示す終了側レーン走行のサブルーチンを
説明するためのフローチャートである。

【図１０】図１に示す清掃作業ロボットの第１の動作例
を説明するための図である。

【図１１】図１に示す清掃作業ロボットの第２の動作例
を説明するための図である。

【図１２】図１に示す清掃作業ロボットの第３の動作例
を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 車体部 ２ 走行部 ３ 前方障害物センサ ４ 側方倣いセンサ ５ａ 左側駆動車輪 ５ｂ 右側駆動車輪 ６ａ 左側駆動モータ ６ｂ 右側駆動モータ ７ａ 前側自在キャスタ車輪 ７ｂ後側自在キャスタ車輪 ８ 清掃作業部 ９ 車体部回転軸 １０ 車体部回転駆動モータ １１ａ 左側測距センサ １１ｂ 右側測距センサ １２ 走行制御部 １３ａ 左側回転数検出エンコーダ １３ｂ 右側回転数検出エンコーダ １４ ピッチ記憶部 １５ 操作部 １６ 演算制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 恭子 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 金藤 靖尚 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジグザグ走行により所定の作業を行なう
   自律移動作業車であって、 作業開始時に横方向の障害物までの距離を測定する測定
   手段と、 前記測定手段により測定された横方向の障害物までの距
   離のうち作業進行方向側の障害物までの距離をもとに、
   ジグザグ走行時の走行レーンの横移動ピッチを算出する
   算出手段とを含み、 前記自律移動作業車は、前記算出手段により算出された
   横移動ピッチに従いジグザグ走行を行なう自律移動作業
   車。
2. 【請求項２】 前記測定手段により直進走行中に測定さ
   れた作業進行方向側の障害物までの距離のうち最小値を
   記憶する記憶手段をさらに含み、 前記算出手段は、前記記憶手段により記憶されている最
   小値が更新されるごとに、前記記憶手段に記憶されてい
   る最小値に対応する障害物に沿う走行レーンが生ずるよ
   うに前記横移動ピッチを算出し、 前記自律移動作業車は、前記算出手段により算出された
   最新の横移動ピッチに従いジグザグ走行を行なう請求項
   １記載の自律移動作業車。
3. 【請求項３】 前記自律移動作業車は、前記記憶手段に
   記憶されている最小値に対応する障害物に倣って最終の
   走行レーンを走行しているとき、作業進行方向側の障害
   物までの距離が最小値でなくなった場合、最小値に対応
   する障害物に倣って走行する第１走行レーンと前記最小
   値でない作業進行方向側の障害物に倣って走行する第２
   走行レーンとで挟まれる領域を作業した後、前記第１走
   行レーンに戻って作業を行なう請求項２記載の自律移動
   作業車。