JPH10105236A - 移動体の位置決め装置および移動体の位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 壁に対し移動ロボットの位置合わせを行なう
位置決め装置を提供する。 【解決手段】 ロボットの後退が行なわれたときにロボ
ットの右後ろが壁に接触したとき（Ａ）は、ロボットの
左後ろが壁に接触するまでロボットを左回転させる
（Ｂ）。このときの回転角度βが計測され、β／２の値
をαとする。角度β−αだけロボットの右回転が行なわ
れる（Ｃ）。その後、ロボットの後部が壁に接触するま
で後退が行なわれる（Ｄ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は移動体の位置決め
装置および方法に関し、特に移動体に取付けられ、物体
に対する移動体の向きの判定することができる移動体の
位置決め装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より左右独立に駆動される駆動輪を
有する自律移動ロボット（移動体の一種）が知られる。
自律移動ロボットの進行方向に壁などの障害物があると
きに、Ｕターン動作の制御が行なわれることがある。

【０００３】Ｕターン動作では、進行方向に障害物が検
出されたときに、自律移動ロボットを右（または左）に
９０°回転させ、その後一定距離だけ自律移動ロボット
を直進させ、その後自律移動ロボットをもう一度右（ま
たは左）に９０°回転させ、そして自律移動ロボットを
直進させる制御が行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｕター
ン動作が行なわれた後に、自律移動ロボットの進行方向
が所望の方向からずれてしまうことがあった。このよう
な角度のずれは、自律移動ロボットの予定していた走行
経路と現実の走行経路との間のずれを生じさせ、自律移
動ロボットの行なう作業の品質を低下させていた。

【０００５】そこで、この発明は物体に対する移動体の
位置決めを正確に行なうことのできる移動体の位置決め
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る移動体の位置決め装置は、移動体に
取付けられる移動体の位置決め装置であって、移動体の
端部が物体と左右いずれの側で接触したかを検出するセ
ンサと、センサが前記移動体の端部が物体と左右いずれ
か一方の側で接触したことを検出した後に、センサが前
記移動体の端部が物体と左右いずれか他方の側で接触し
たことを検出するまで移動体を駆動する駆動手段と、駆
動手段により行なわれた駆動の量を計測する計測手段
と、計測された駆動の量に基づき、物体に対する移動体
の向きを判定する判定手段とを備える。

【０００７】さらに好ましくは移動体の位置決め装置
は、判定手段の判定結果に基づいて移動体の向きを調整
する調整手段をさらに備える。

【０００８】さらに好ましくはその駆動手段はそれぞれ
独立に駆動可能な１対の駆動輪を備え、駆動手段はセン
サが接触を検出した後に、移動体の物体と接触した端部
が物体から離れるように、１対の駆動輪をそれぞれ逆方
向に回転させる。

【０００９】さらに好ましくは移動体の位置決め装置
は、駆動手段により行なわれる駆動の量が所定の量以上
となったときに、駆動を停止する停止手段を備える。

【００１０】また上記目的を達成するため、この発明に
係る移動体の位置決め方法は、進退自在でかつ左右両方
向に回転自在な移動体の位置決めを行なう方法であっ
て、移動体は物体との接触を検出する少なくとも１つの
センサを有し、センサが物体との接触を検出した後に、
センサが物体から離れる方向に移動体を移動させるステ
ップと、センサが物体との接触を検出するまで移動体を
左右のいずれか一方に回転させるステップと、次にセン
サが物体との接触を検出するまで移動体を左右いずれか
他方に回転させるとともに、このときの回転量を計測す
るステップと、計測された回転量に基づき、物体に対す
る前記移動体の向きを判定するステップとを含む。

【００１１】この発明に従うと、物体に対する移動体の
向きを判定することができ、移動体の正確な位置決めが
可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態における位置決め装置を用いた移動ロボットの全体構
成を示す斜視図である。図１に示すように、移動ロボッ
トはロボット本体１０１と、清掃作業部１０２と、バン
パー型センサ１０３と、距離測定窓１０４と、接触セン
サ１０５と、バッテリ１０６と、作業液タンク１０７
と、操作パネル１０８と、メモリカード挿入部１０９
と、把手１１０とを含む。

【００１３】ロボット本体１０１の後部に取付けられた
清掃作業部１０２は、矢印で示すように左右方向にスラ
イド可能となるように設けられている。また、清掃作業
部１０２には、図示しないが回転板が内部に設けられて
おり、その回転によって清掃を可能にしている。

【００１４】ロボット本体１０１の前面部に取付けられ
たバンパー型センサ１０３は、移動ロボットの移動に伴
う障害物との接触を検知するセンサである。このバンパ
型センサ１０３の下部には距離測定窓１０４が設けられ
ており、駆動部に設置された図示しない測距センサによ
る測距を可能にしている。

【００１５】接触センサ１０５は、移動ロボットの移動
の際の壁面との接触を検知するためのセンサであり、壁
面との接触により水平方向に回転し、その回転角度を検
出する。前後に設置された２つの接触センサ１０５のそ
れぞれの回転角度から、移動ロボットと壁面との角度と
距離とを算出することによって、移動ロボットの壁面に
対する倣い走行を可能としている。

【００１６】バッテリ１０６は、移動ロボットが消費す
る電気を供給する。バッテリ１０６の重量は重いので、
清掃作業部１０２とのバランスをとるために本体前部に
設置されている。すなわち、移動ロボットの前部が軽く
後部のみが重いと、駆動輪によるトルクが地面に伝わり
にくく、駆動輪がスリップすることになるので、それを
防止するためにバッテリ１０６は本体前部に設置してい
る。

【００１７】作業液タンク１０７は、清掃作業部１０２
に設けられた回転板に供給される作業液を蓄えておくた
めのタンクである。この作業液タンク１０７は取外しが
可能であり、取外した作業液タンク１０７に作業液を入
れて、もとの位置に戻すことによって作業液の供給を可
能としている。

【００１８】操作パネル１０８上には、移動ロボットの
操作のためのスイッチなどが設けられている。操作パネ
ル１０８は、特に本発明と関係がないので詳細な説明は
省略する。

【００１９】メモリカード挿入部１０９は、移動ロボッ
トの作業手順などを登録したメモリカードを挿入するた
めの部分である。

【００２０】この移動ロボットを持ち上げて運ぶ際に、
把手１１０が使用される。図２は、図１に示す移動ロボ
ットの前面部に設置されたバンパー型センサ１０３を取
外した状態を示す斜視図である。

【００２１】ロボット本体１０１の下に駆動部２０１が
独立して設けられており、駆動部２０１に対しロボット
本体１０１が回転可能となるように設置されている。し
たがって、ロボット本体１０１を回転して駆動部２０１
による走行を行なうことによって、移動ロボットはロボ
ット本体１０１に対して前後左右および斜めのいずれの
方向にも走行が可能となる。

【００２２】スイッチ２０２は、障害物との接触を検知
するためのものである。バンパー型センサ１０３を取付
けた状態では、このバンパー型センサ１０３がロボット
本体に対して前後にスライドするようになっている。し
たがって、移動ロボットが移動中に、バンパー型センサ
１０３に障害物が接触すると、バンパー型センサ１０３
が後方へ移動して、その内側に設置されたスイッチ２０
２のいずれかが押下されて障害物との接触が検知され
る。

【００２３】図３は、図１および２に示される移動ロボ
ットの駆動部２０１の構成を示す平面図であり、図４は
その側面図である。

【００２４】図を参照して、駆動部２０１はロボット本
体１０１と相対的に回転可能となるように取付けられて
いる。駆動部２０１は右駆動輪３０１Ｒと、左駆動輪３
０１Ｌと、自在キャスタ輪３０２Ｆ、３０２Ｂと、測距
センサ３０３ａ，３０３ｂと、右駆動輪３０１Ｒに接続
される駆動輪用モータ３０５Ｒと、左駆動輪３０１Ｌに
接続される駆動輪用モータ３０５Ｌと、右駆動輪３０１
Ｒに接続され、その回転量を計測するエンコーダ３０６
Ｒと、左駆動輪３０１Ｌに接続されその回転量を計測す
るエンコーダ３０６Ｌとを含む。

【００２５】自在キャスタ輪３０２Ｆは駆動部２０１の
前方に任意の方向に回転可能となるように取付けられて
いる。同様に、自在キャスタ輪３０２Ｂは駆動部２０１
の後方に取付けられている。

【００２６】本実施の形態における移動ロボットでは、
駆動輪３０１Ｒと駆動輪３０１Ｌとをそれぞれ独立に駆
動制御することができ、これにより移動ロボットを走行
させることができる。左右の駆動輪３０１Ｒおよび３０
１Ｌを同じ方向に回転させることによって、移動ロボッ
トは前進または後進を行なう。また、駆動輪３０１Ｒま
たは駆動輪３０１Ｌのいずれか一方の回転数を増減させ
ることによって、移動ロボットはカーブ走行を行なう。
また、駆動輪３０１Ｒおよび３０１Ｌをそれぞれ反対方
向に同じ回転数で回転させることによってスピンターン
が可能である。

【００２７】また、一方の駆動輪を停止させた状態で、
他方の駆動輪を回転させることにより移動ロボットは停
止させた駆動輪を軸として回転する。

【００２８】測距センサ３０３ａおよび３０３ｂは、対
象物までの距離を測定するもので、超音波センサまたは
光学式測距センサなどで構成される。測距センサ３０３
ａおよび３０３ｂは、駆動部２０１の前部に進行方向に
対して前方を向くように設置されている。ここで進行方
向に対して前方を向く測距センサは３０３ａ，３０３ｂ
の２つを設置しているが、どちらか一方でも前方の測距
が可能である。

【００２９】図５は図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩラインの
断面構造図であり、図６は図３のＩＸ−ＩＸラインの断
面構造図である。

【００３０】図を参照して、ロボット本体１０１のロボ
ット本体台板９７の清掃作業部１０２側には、清掃作業
部１０２との連結部９５が取付けられている。

【００３１】清掃作業部１０２は、大きくはロボット本
体１０１の連結部９５から突き出される連結部材１２に
固定される清掃作業部台板９９と、被せるように清掃作
業部台板９９を覆う清掃作業部外装カバー１とから構成
される。清掃作業部外装カバー１と、作業部台板９９と
は、４個の外装カバー連結部材６ａ〜６ｄによって連結
される。

【００３２】図７は、図５および６の外装カバー連結部
材６ａ〜６ｄの１つの構造を詳細に示した図であり、よ
り具体的には図７の（１）は、図６と同じ方向から見た
図であり、図７の（２）は図７の（１）のＸ−Ｘライン
の断面図である。

【００３３】図７を参照して、コイルばね６０の一端は
清掃作業部台板９９に立てられた支柱６１に圧入され、
他端は連結部材６３に圧入される。連結部材６３は、清
掃作業部外装カバー１の天井面に軸取付部材６４によっ
て固定された軸６２に回動自在に取付けられている。し
たがって、図８の（１）に示すように、外装カバー１に
加わる左右方向の力に対してはコイルばね６０は単純に
曲がるだけだが、図８の（２）に示すように前後方向の
力に対してはコイルばね６０はＳ字形状に曲がることに
なる。結果として同じ量だけ移動するのに前後方向の方
が左右方向よりも大きな力が必要となる。

【００３４】また、図５および６を参照して、清掃作業
部台板９９には、物体が清掃作業部外装カバー１に接触
することによって、清掃作業部外装カバー１と清掃作業
部台板９９との位置関係が相対的に変位したことを検出
するためのマイクロスイッチ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｅ，
７ｆ，７ｇが設けられている。

【００３５】また、図５および６を参照して、回転体９
ａ〜９ｄは、外装カバー１の左右側面に取付けられ、垂
直軸周りに回転する。すなわち、回転体９ａ〜９ｄは壁
などの物体に接触しながら走行するときに回転し、外装
カバー１と壁などの物体との間の摩擦力を低減する。

【００３６】なお、外装カバー連結部材６ａ〜６ｄの左
右方向のばね力が十分に小さく、壁などの物体との間の
摩擦力が問題にならない場合は回転体９ａ〜９ｄを省略
することができる。

【００３７】清掃作業部１０２には床を清掃するための
４個の回転板１８がそれぞれモータＭに直結されて駆動
され、垂直軸周りに回転する。回転体の下面には清掃用
の不織布が交換可能に取付けられている。

【００３８】図９は、図１の移動ロボットの制御回路の
ブロック図である。図を参照して、移動ロボットの走行
は走行制御部（ＣＰＵ）１０を中心として制御される。
走行制御部１０は、予め移動範囲の地図と移動経路とを
記憶する記憶部を有し、その情報に基づいて走行を制御
する。または、走行制御部１０に、地図や移動経路情報
を持たせず、外部のリモートコントロール装置からの指
令に基づいて走行を制御するようにしてもよい。

【００３９】走行制御部１０は、倣い走行時には接触セ
ンサ１０５により検出される、倣い対象となる壁との間
の距離に基づき駆動輪用モータ３０５Ｌ，３０５Ｒの回
転数を制御する。駆動輪用モータ３０５Ｌ，３０５Ｒの
回転数は、エンコーダ３０６Ｌ，３０６Ｒの出力をモニ
タしながら行なわれる。なお、エンコーダ３０６Ｌは、
左駆動輪３０１Ｌを駆動する駆動輪用モータ３０５Ｌの
回転数を計測し、計測結果を走行制御部１０へ出力す
る。

【００４０】一方エンコーダ３０６Ｒは、右駆動輪３０
１Ｒを駆動する駆動輪用モータ３０５Ｒの回転数を計測
し、計測結果を走行制御部１０へ出力する。

【００４１】たとえば接触センサ１０５により倣い対象
となる壁との間の距離が基準距離よりも遠いと判定され
るときは、壁側にある駆動輪用モータの回転数が、もう
一方の駆動輪用モータの回転数よりも小さくなるように
制御が行なわれる。これによって、移動ロボットは壁に
近づく。

【００４２】逆に倣い対象となる壁との間の距離が基準
距離よりも近いと判定されるときは、壁側にある駆動輪
用モータの回転数がもう一方の駆動輪用モータの回転数
よりも大きくなるように制御が行なわれる。これによっ
て、移動ロボットは壁から離れる。

【００４３】また前進走行させる場合に、清掃作業部台
板９９の前方に用いられたマイクロスイッチ７ａ，７ｂ
のいずれかがオンになると、走行制御部１０は駆動輪用
モータ３０５Ｌ，３０５Ｒの駆動を停止させることで、
移動ロボットの走行を一旦停止させる。その後、障害物
を回避させるための走行が行なわれる。一方、後進走行
させる場合には、清掃作業部台板９９の後方に設けられ
たマイクロスイッチ７ｅ，７ｆがオンになると、走行制
御部１０は、駆動輪用モータ３０５Ｌ，３０５Ｒの駆動
を停止させることで、移動ロボットの走行を一旦停止さ
せる。その後障害物を回避させるための走行が行なわれ
る。

【００４４】またマイクロスイッチ７ｃ，７ｅ，７ｆ，
７ｇを用いることにより、移動ロボットの壁に対する位
置決めを行なうことができる。

【００４５】位置決めは、たとえばＵターン動作が行な
われた後に、移動ロボットを壁の面に対して垂直方向に
進ませるために、移動ロボットの進行方向を決定するた
めに行なわれる。

【００４６】図１０は、壁に対してロボットの進行方向
を垂直にするための位置決め処理を示すフローチャート
である。

【００４７】このフローチャートでの処理は、たとえば
Ｕターン動作が完了した後に実行される。

【００４８】図を参照して、ステップ♯１で移動ロボッ
トの後退を開始する。後退のためには右駆動輪３０１Ｒ
および左駆動輪３０１Ｌのそれぞれが、移動ロボットを
後退させる方向に回転駆動される。この方向の回転を以
下「反転」といい、移動ロボットを前進させる方向の回
転を「正転」という。

【００４９】ステップ♯２で、清掃部外装カバー１に壁
が接することにより、マイクロスイッチ７ｆ，７ｅがと
もにオンとなったかが判定される。ステップ♯２でＮＯ
であれば、ステップ♯３でマイクロスイッチ７ｃまたは
７ｅのいずれかがオンになったかが判定される。ステッ
プ♯３でＮＯであれば、ステップ♯５でマイクロスイッ
チ７ｆまたは７ｇのいずれかがオンになったかが判定さ
れる。ステップ♯５でＮＯであれば、ステップ♯２に戻
る。

【００５０】ステップ♯２でＹＥＳであれば、移動ロボ
ットは壁に対し垂直方向を向いているため、位置決めを
終了する。

【００５１】ステップ♯３でＹＥＳであれば、ステップ
♯４で左回転位置決め処理が実行される。

【００５２】左回転位置決め処理とは、移動ロボットを
左回転させることにより移動ロボットの進行方向と壁に
垂直な方向との間のずれを判定し、そのずれを調整する
処理である。詳しくは後述する。

【００５３】また、ステップ♯５でＹＥＳであれば、ス
テップ♯６で右回転位置決め処理が実行される。

【００５４】右回転位置決め処理とは、移動ロボットを
右回転させることにより、移動ロボットの進行方向と壁
に垂直な方向との間のずれを判定し、そのずれを調整す
る処理である。詳しくは後述する。

【００５５】ステップ♯４または♯６での処理が終了す
ると、位置決めを終了する。図１１は、図１０の左回転
位置決め処理（♯４）の内容を示すフローチャートであ
る。

【００５６】図を参照して、ステップ♯１００で移動ロ
ボットの左回転が開始される。左回転のためには、右駆
動輪３０１Ｒが正転、左駆動輪３０１Ｌが反転するよう
に駆動される。ステップ♯１０１で、移動ロボットの回
転した角度が、予め設定されている値であるγ以上とな
ったかが判定される。

【００５７】移動ロボットの回転した角度θ１は、式
（１）により算出される。 θ１＝３６０・ｘ・ｄ１／Ｄ１ … （１） ここに、ｘはエンコーダにより計測される左または右の
駆動輪の回転開始時からの回転数であり、ｄ１は駆動輪
の直径であり、Ｄ１は左右の駆動輪間の距離である。ま
た、ここでの回転はスピンターンであり、左右の駆動輪
の回転数は左右で同じになるように制御が行なわれる。

【００５８】ステップ♯１０１でＮＯであれば、ステッ
プ♯１０２で移動ロボットの左後ろが壁に接触したかが
判定される。この判定は、マイクロスイッチ７ｆ，７ｇ
のいずれか１つ、または両方がオンになったかにより行
なわれる。ステップ♯１０２でＮＯであれば、ステップ
♯１０１からの処理が繰返し行なわれる。

【００５９】ステップ♯１０２でＹＥＳであれば、回転
を停止し、ステップ♯１０３で移動ロボットの回転した
角度がβとして記憶される。

【００６０】ステップ♯１０４で、β／２の値がαとさ
れる。ステップ♯１０５で、右駆動輪が反転、左駆動輪
が正転とされることにより移動ロボットの右回転が開始
される。

【００６１】ステップ♯１０６で、右回転を開始してか
らの移動ロボットの回転角度がβ−α以上となったかが
判定され、ＹＥＳとなるまで待つ。ステップ♯１０６で
ＹＥＳとなれば、回転を停止し、ステップ♯１０７で左
右の駆動輪を反転させることにより後退が行なわれる。
ステップ♯１０８でマイクロスイッチ７ｆ，７ｅの両方
がオンになったかが判定され、ＹＥＳとなるまで待つ。
ステップ♯１０８でＹＥＳとなれば、後退を停止し、こ
こでの処理を終了する。

【００６２】また、ステップ♯１０１でＹＥＳであれ
ば、回転を停止し、ステップ♯１０９で移動ロボットの
回転した角度をγとして記憶する。次にステップ♯１１
０で、右駆動輪を反転、左駆動輪を正転として移動ロボ
ットの右回転を開始する。ステップ♯１１１で、移動ロ
ボットの回転角度がγ以上になったか、または清掃作業
部右側後ろのマイクロスイッチ７ｃ，７ｅのいずれか１
つまたは両方がオンになったかが判定され、ＹＥＳとな
るまで待つ。ＹＥＳとなれば回転を停止し、ここでの処
理を終了する。

【００６３】次に、図１０および図１１で行なわれる処
理の具体例を説明する。図１２（Ａ）を参照して、移動
ロボットが後退をし（♯１）、清掃作業部外装カバー１
の右後ろの部分が壁に接することにより、マイクロスイ
ッチ７ｃまたは７ｅがオンとなる（♯３でＹＥＳ）。こ
のときの移動ロボットの進行方向と、壁に対する垂直方
向との間の角度をαとする。

【００６４】図１２（Ｂ）を参照して、左回転位置決め
処理（♯４）が実行され、清掃作業部外装カバーの左後
ろが壁に接するまで移動ロボットの左回転が行なわれ、
回転した角度がβとされる（♯１０２，♯１０３）。こ
のとき、回転角度βからαが計算され、図１２（Ｃ）を
参照して、β−αの角度だけ移動ロボットの右回転が行
なわれる（♯１０４〜♯１０６）。そして、図１２
（Ｄ）に示されるように、清掃作業部外装カバーの左右
後ろが壁に接するまで後退が行なわれる（♯１０７，♯
１０８）。

【００６５】このようにして、移動ロボットの進行方向
は壁と垂直方向となり、清掃作業部外装カバーが壁に接
するように移動ロボットの位置決めが行なわれる。

【００６６】また、図１３（Ａ）を参照して、位置決め
処理において左右一方の側のマイクロスイッチがオンと
なったときに、移動ロボットは回転を始める。そして、
図１３（Ｂ）に示されるように、その回転角度がγ以上
になっても他方の側のマイクロスイッチがオンとならな
いとき（♯１０１でＹＥＳ）は、移動ロボットは図１３
（Ｃ）に示されるように回転前の状態に戻る（♯１０９
〜♯１１１）。

【００６７】図１４は、図１０の右回転位置決め処理
（♯６）で行なわれる処理を示すフローチャートであ
る。

【００６８】このフローチャートは図１１のフローチャ
ートでの処理と左右の駆動輪の制御が逆になっているだ
けであるため、説明を繰返さない。この処理でも、左回
転位置決め処理と同様に移動ロボットの進行方向が壁と
垂直になり、清掃作業部外装カバーの後ろが壁に接する
ように移動ロボットの位置決めが行なわれる。

【００６９】図１５は、本発明の第２の実施の形態にお
ける移動ロボットが行なう左回転位置決め処理を説明を
するための平面図である。

【００７０】なお、第２の実施の形態における移動ロボ
ットの装置構成は第１の実施の形態と同一であるのでこ
こでの説明を繰返さない。第２の実施の形態では左回転
位置決め処理において、図１５に示される処理が実行さ
れる。

【００７１】図１５（Ａ）を参照して、移動ロボットが
後退して清掃作業部１０２の右側が壁に接すると、左回
転位置決め処理が実行される。ここに壁に対して垂直な
方向をＬ１で示し、移動ロボットの中央線（進行方向）
をＬ２で示す。Ｌ２から移動ロボット本体１０１の側面
までの距離をａ、左右の駆動輪３０１Ｌ，３０１Ｒを通
る直線から移動ロボットの後端までの距離をｂ、Ｌ２か
ら清掃作業部１０２の側面までの距離をｃとする。ま
た、Ｌ１とＬ２のなす角をαとする。

【００７２】左回転位置決め処理においては、図１５
（Ｂ）に示されるように移動ロボットは左駆動輪３０１
Ｌを軸として左方向に角度γだけ回転駆動される。この
駆動のためには、左駆動輪３０１Ｌを停止させた状態
で、右駆動輪３０１Ｒを正転させる。なお、図中の直線
Ｌ３は、Ｌ２と平行な直線である。またγは予め設定さ
れた角度である。

【００７３】そして移動ロボットは図１５（Ｃ）に示さ
れるように、清掃作業部１０２の左後ろが壁に接するま
で後退する。このときの後退した距離Ｄが測定される。
距離Ｄとαとの間には式（２）に示される関係がある。

【００７４】 Ｄ＝（ｂｃｏｓ（α）＋（ａ＋ｃ）ｓｉｎ（α）−ｂｃｏｓ（α＋γ）−（ｃ −ａ）ｓｉｎ（α＋γ））／ｃｏｓ（α＋γ） … （２） なお、ａ＝１５ｃｍ、ｂ＝２８ｃｍ、ｃ＝２０ｃｍ、γ
＝３０°としたときの、αとＤとの関係を図１６のグラ
フに示す。グラフに示されるように、αが０から３０°
の範囲では、Ｄは単調増加となる。したがって、Ｄが決
まればαを算出することができる。走行制御部１０は、
このＤとαとの関係をテーブルとして記憶し、Ｄの値か
らαを算出し移動ロボットの位置決めを行なう。

【００７５】次に、第２の実施の形態における移動ロボ
ットの行なう位置決め処理のフローについて説明する。

【００７６】位置決めにおいては、まず、図１０に示さ
れる処理が実行される。図１０に示される処理は第１の
実施の形態と同一であるのでここでの説明を繰返さな
い。図１０のステップ♯４で、図１７に示される処理が
実行される。

【００７７】図１７を参照して、ステップ♯３０１で左
駆動輪を固定し、右駆動輪を正転させることにより、移
動ロボットの左回転が開始される。ステップ♯３０２
で、移動ロボットの回転した角度がγ以上となったかが
判定される。移動ロボットの回転した角度θ２は、エン
コーダにより計測される右駆動輪の回転数ｘから、式
（３）により計測される。

【００７８】 θ２＝３６０・ｘ・ｄ１／（２・Ｄ１） … （３） なお、ｄ１は駆動輪の直径、Ｄ１は左右の駆動輪間の距
離を示す。

【００７９】ステップ♯３０２で、ＹＥＳであれば回転
を停止し、ステップ♯３０３で移動ロボットは後退を開
始する。後退のためには左右の駆動輪が反転する。ステ
ップ♯３０４で清掃作業部の右後ろが壁などに接触した
か、または後退した距離が上限値ｄ以上となったかが判
定される。なお清掃作業部の右後ろが接触したことは、
マイクロスイッチ７ｃ，７ｅのいずれか一方または両方
がオンとなったかにより判定される。

【００８０】ステップ♯３０４でＮＯであれば、ステッ
プ♯３０５で清掃作業部の左後ろが壁などに接触したか
が判定される。この判定はマイクロスイッチ７ｆ，７ｇ
のいずれか一方、または両方がオンとなったかにより行
なわれる。ステップ♯３０５でＮＯであれば、ステップ
♯３０４からの処理が行なわれる。ステップ♯３０５で
ＹＥＳであれば後退を停止して、ステップ♯３０６で移
動ロボットの後退した距離がＤとして記憶される。ステ
ップ♯３０７で式（２）によりαが計算される。ステッ
プ♯３０８で、右駆動輪を固定し、左駆動輪を正転させ
ることにより、右駆動輪を軸とした移動ロボットの右回
転が行なわれる。

【００８１】ステップ♯３０９で、移動ロボットの回転
角度がγ−αを超えたかが判定され、ＹＥＳとなるまで
待つ。ＹＥＳとなれば回転を停止し、ステップ♯３１０
で左右の駆動輪が反転することにより移動ロボットの後
退が行なわれる。ステップ♯３１１で清掃作業部の左右
の後ろが壁に接触したかが判定され、ＹＥＳとなるまで
待つ。ＹＥＳとなれば後退を停止して、ここでの処理を
終了する。

【００８２】また、ステップ♯３０４でＹＥＳであれ
ば、後退を停止し、ステップ♯３１２で移動ロボットの
後退した距離がｄとして記憶される。ステップ♯３１３
で左右の駆動輪が正転することにより移動ロボットの前
進が開始される。

【００８３】ステップ♯３１４で前進した距離がｄ以上
となったかが判定され、ＹＥＳとなるまで待つ。ＹＥＳ
となれば前進を停止して、ステップ♯３１５で右駆動輪
を固定し、左駆動輪を正転させることにより移動ロボッ
トは右駆動輪を軸とした右回転を行なう。

【００８４】ステップ♯３１６で移動ロボットの回転角
度がγ以上となったか、またはマイクロスイッチ７ｃ，
７ｅがオンとなったかが判定され、ＹＥＳとなるまで待
つ。ＹＥＳとなればここでの処理を終了する。

【００８５】図１８は第２の実施の形態における右回転
位置決め処理（図１０の♯６）を示すフローチャートで
ある。

【００８６】このフローチャートは図１７のフローチャ
ートと左右の駆動輪の駆動が逆であるのみであるためこ
こでの説明を繰返さない。図１８のフローチャートでの
処理でも、左回転位置決め処理と同様に位置決めが行な
われる。

【００８７】次に、第２の実施の形態における移動ロボ
ットの具体的な動作について説明する。図１９（Ａ）を
参照して、位置合わせ処理においてはまず左右の駆動輪
が反転することによって、移動ロボットは後退を行なう
（♯１）。清掃作業部１０２の右後ろが壁に接触したと
き（♯３でＹＥＳ）は、左回転位置決め処理が実行され
る。なお壁の垂直方向と移動ロボットの進行方向との間
の角度をαとする。

【００８８】左回転位置決め処理において、図１９
（Ｂ）に示されるように左駆動輪を軸として移動ロボッ
トは左にγ°だけ回転する（♯３０１，♯３０２）。次
に図１９（Ｃ）に示されるように移動ロボットは清掃作
業部の左後ろが壁に接触するまで後退を行なう（♯３０
３〜♯３０６）。

【００８９】このとき後退が行なわれた距離Ｄに基づい
てαが算出され、図９（Ｄ）に示すように右駆動輪を軸
として角度γ−αだけ移動ロボットは回転する（♯３０
８，♯３０９）。そして図１９（Ｅ）に示すように清掃
作業部の左右の後ろが壁に接するまで後退が行なわれる
（♯３１０，♯３１１）。

【００９０】以上のようにして、移動ロボットの進行方
向は壁と垂直方向になり、かつ清掃作業部の後ろが壁に
接するように移動ロボットの位置決めが行なわれる。

【００９１】また、図２０（Ａ）を参照して、位置決め
処理が開始され、移動ロボットの清掃作業部の右後ろが
壁に接したときに、図２０（Ｂ）に示されるように移動
ロボットは左駆動輪を軸として角度γだけ回転を行な
い、その後図２０（Ｃ）に示されるように後退を行な
う。後退距離がｄとなっても清掃作業部の左後ろが壁と
接触しないときには、図２０（Ｄ）に示すように後退し
た距離ｄだけ移動ロボットは前進し（♯３１３，♯３１
４）、図２０（Ｅ）に示すように移動ロボットは左駆動
輪を軸として角度γだけ右回転を行なう（♯３１５，♯
３１６）。これにより移動ロボットは位置決め開始前の
状態に戻る。

【００９２】なお、上記第１の実施の形態において移動
ロボットの回転角度を算出するためにエンコーダにより
駆動輪の回転数を計測することとしたが、これに代え
て、図２１に示されるように左右の駆動輪３０１Ｒ，３
０１Ｌの中心点にジャイロセンサや地磁気センサ１１１
などを設け、これにより直接移動ロボットの回転した角
度を計測するようにしてもよい。この場合、回路構成は
図２２に示されるようになり、移動ロボットの走行制御
部１０はジャイロセンサ１１１（または地磁気センサ）
から出力される信号に基づいて移動ロボットの回転した
距離を計測し、これに基づいて移動ロボットの位置決め
を行なう。

【００９３】なお、第２の実施の形態において移動ロボ
ットの進行方向が壁に対する垂線から傾いている角度α
を算出する処理を示したが、以下（１）から（４）のス
テップにより角度αを求めるのであれば、移動ロボット
の他の駆動を行なってもよい。

【００９４】（１） 壁に対する垂線に対して移動ロボ
ットの進行方向が向いていると考えられる方向を知るス
テップ （２） 上記（１）で知られた方向から壁に対する垂線
に対して反対方向であって、かつ壁から離れる方向に移
動ロボットを旋回動作させるステップ （３） 移動ロボットを後退させ、移動ロボットの後部
が再び壁に接触するまでの距離を求めるステップ （４） 求められた距離から角度αを算出するステップ 図２３は、本発明の第３の実施の形態における移動ロボ
ットが行なう位置決め処理を説明するためのフローチャ
ートである。

【００９５】なお、第３の実施の形態における移動ロボ
ットの装置構成は第１の実施の形態と同一であるのでこ
こでの説明を繰返さない。第３の実施の形態において
は、位置決め処理においてまず移動ロボットの後退が行
なわれ、清掃作業部のいずれかの部分に物体が接触した
ことが検出された後に、図２３に示されるフローチャー
トが実行される。すなわち、後退時にマイクロスイッチ
７ｃ，７ｅ，７ｆ，７ｇの少なくとも１つがオンとなっ
たときに、図２３のフローチャートの処理が実行され
る。

【００９６】図２３を参照して、ステップ♯５０１で、
予め設定された距離だけ前進が行なわれる。前進のため
には、左右の駆動輪がともに正転する。設定距離の前進
が終了したのであれば、前進を停止し、ステップ♯５０
２で左回転が開始される。左回転のためには、右駆動輪
が正転し、左駆動輪が反転する。

【００９７】ステップ♯５０３で回転を開始してからの
移動ロボットの回転角度が最大回転角度であるγ以上と
なったかが判定される。ステップ♯５０３でＮＯであれ
ば、ステップ♯５０４で清掃作業部の後ろが物体に接触
したかが判定される。ステップ♯５０４でＮＯであれ
ば、ステップ♯５０３からの処理を繰返す。

【００９８】ステップ♯５０４でＹＥＳであれば、回転
を停止し、ステップ♯５０５で回転が行なわれた角度を
β１として記憶する。次に、ステップ♯５０６で移動ロ
ボットの右回転を開始する。右回転のためには、右駆動
輪が反転し、左駆動輪が正転する。

【００９９】ステップ♯５０７で右回転を開始してから
の移動ロボットの回転角度が角度γ以上となったかが判
定される。ステップ♯５０７でＮＯであれば、ステップ
♯５０８で清掃作業部の後ろが物体に接触したかが判定
される。♯５０８でＮＯであれば、ステップ♯５０７か
らの処理を繰返す。

【０１００】ステップ♯５０８でＹＥＳであれば、回転
を停止し、ステップ♯５０９で回転角度をβ２として記
憶する。次にステップ♯５１０で移動ロボットの左回転
を開始する。左回転のためには、右駆動輪が正転し、左
駆動輪が反転する。

【０１０１】ステップ♯５１１で左回転を開始してから
の回転角度が角度β２／２以上となったかが判定され
る。♯５１１でＮＯであれば、ステップ♯５１２で清掃
作業部の後ろが物体に接触したかが判定される。

【０１０２】ステップ♯５１２でＮＯであれば、ステッ
プ♯５１１からの処理を繰返す。ステップ♯５１１また
は♯５１２のいずれかでＹＥＳであれば、移動ロボット
の回転を停止し、ステップ♯５１３で移動ロボットの後
退を行なう。後退のためには右駆動輪は反転し、左駆動
輪は反転する。

【０１０３】ステップ♯５１４で清掃作業部の後ろが物
体に接触したかが判定される。ステップ♯５１４でＹＥ
Ｓとなるまで、移動ロボットの後退を継続し、ステップ
♯５１４でＹＥＳとなれば、移動ロボットの後退を停止
し、位置決め処理を終了する。

【０１０４】また、ステップ♯５０３でＹＥＳであれ
ば、移動ロボットの回転を停止し、ステップ♯５１９で
回転が行なわれた角度をβ１として記憶する。次に、ス
テップ♯５２０で移動ロボットの右回転を行なう。右回
転のためには、右駆動輪が反転し、左駆動輪が正転す
る。

【０１０５】ステップ♯５２１で右回転を開始してから
の回転角度がβ１以上となったかが判定される。

【０１０６】ステップ♯５２１でＮＯであれば、ステッ
プ♯５２２で清掃作業部の後ろが物体に接触したかが判
定される。ステップ♯５２２でＮＯであれば、ステップ
♯５２１からの処理を繰返す。

【０１０７】ステップ♯５２１または♯５２２のいずれ
かでＹＥＳであれば、移動ロボットの回転を停止し、ス
テップ♯５１３からの処理を行なう。

【０１０８】一方、ステップ♯５０７でＹＥＳであれ
ば、移動ロボットの回転を停止し、ステップ♯５１５で
移動ロボットの回転した角度をβ２として記憶する。次
にステップ♯５１６で移動ロボットの左回転を行なう。
左回転のためには、左駆動輪が反転し、右駆動輪が正転
する。ステップ♯５１７で左回転を開始してからの移動
ロボットの回転角度がβ２−β１以上となったかが判定
される。

【０１０９】ステップ♯５１７でＮＯであれば、ステッ
プ♯５１８で清掃作業部の後ろが物体に接触したかが判
定される。ステップ♯５１８でＮＯであれば、ステップ
♯５１７からの処理を繰返す。

【０１１０】ステップ♯５１７または♯５１８のいずれ
かでＹＥＳとなれば、移動ロボットの回転を停止し、ス
テップ♯５１３からの処理を行なう。

【０１１１】次に、図２３のフローチャートで行なわれ
る処理の具体例について説明する。図２４（Ａ）を参照
して、移動ロボットが壁の垂線に対して右方向にαだけ
傾いている場合を想定する。位置決めにおいては、まず
後退が行なわれ、このとき清掃作業部の後ろのセンサが
壁に接触すると、図２３のステップ♯５０１からの処理
が行なわれる。

【０１１２】図２４（Ｂ）を参照して、設定距離だけ前
進が行なわれる（♯５０１）。次に、図２４（Ｃ）を参
照して、移動ロボットの左回転が行なわれる。左回転中
に清掃作業部の後ろが壁に接触したことが検出されたの
であれば（♯５０４でＹＥＳ）、そのときの回転角度が
β１として記憶される（♯５０５）。次に、図２４
（Ｄ）を参照して、移動ロボットの右回転が行なわれる
（♯５０６）。このとき、清掃作業部の後ろが壁に接触
したのであれば（♯５０８でＹＥＳ）、その回転角度が
β２として記憶される（♯５０９）。

【０１１３】次に、図２４（Ｅ）を参照して左回転が角
度β２／２だけ行なわれる（♯５１０，♯５１１）。次
に、図２４（Ｆ）を参照して、清掃作業部の後ろが壁に
接触するまで後退が行なわれ（♯５１３，♯５１４）、
位置決めを終了する。

【０１１４】次に、図２５を参照して、ロボットの左後
ろにある障害物に清掃作業部の後ろのセンサが接触した
場合を想定する。まず、位置決め処理において後退が行
なわれ、図２５（Ａ）に示されるように清掃作業部の後
ろのセンサが壁に接触する。次に、設定距離だけ前進が
行なわれる（♯５０１）。図２５（Ｃ）を参照して、清
掃作業部の後ろのセンサが壁に接触するまで左回転が行
なわれる（♯５０２〜♯５０４）。そのときの回転角度
がβ１として記憶される（♯５０５）。次に、図２５
（Ｄ）を参照して、移動ロボットの右回転が行なわれる
（♯５０６）。このとき、角度γ以上回転を行なって
も、清掃作業部の後ろのセンサが壁との接触を検出しな
いとき（♯５０７でＹＥＳ）は、その回転角度をβ２と
して記憶し（♯５１５）、移動ロボットは左回転を開始
し（♯５１６）、角度β２−β１だけ回転が行なわれ
（♯５１６，♯５１７）、その後後ろのセンサが壁に接
触するまで移動ロボットは後退する（♯５１３，♯５１
４）。これによりロボットはもとの位置に戻る。

【０１１５】また、図２６を参照してロボットの右後ろ
にある障害物に後ろセンサが接触した場合を想定する。
まず位置決め処理において、後退が行なわれ、図２６
（Ａ）に示されるように清掃作業部の後ろのセンサが壁
との接触を検出したとき、図２３のフローチャートが実
行される。図２６（Ｂ）を参照して、設定された量だけ
前進が行なわれる（♯５０１）。次に、図２６（Ｃ）を
参照して、移動ロボットの左回転が行なわれる（♯５０
２）。このとき、角度γ回転しても、清掃作業部のセン
サが壁との接触を検出しないのであれば（♯５０３でＹ
ＥＳ）、そのときの回転角度をβ１として記憶する（♯
５１９）。次に、図２６（Ｄ）を参照して角度β１だけ
右回転が行なわれる（♯５２０，♯５２１）。そして、
図２６（Ｅ）を参照して後ろのセンサが壁に接触するま
でロボットの後退が行なわれ（♯５１３，♯５１４）、
これによりロボットはもとの位置に戻る。

【０１１６】第３の実施の形態においては、第１の実施
の形態に示されるように清掃作業部の左右に複数のマイ
クロスイッチなどのセンサを設置し、清掃作業部の左右
のどちらが物体に接触したかを判定しなくともよい。つ
まり、第３の実施の形態においては清掃作業部に物体が
接触したか否かを検出することができれば、移動体の位
置決めを行なうことができる。これによりより装置を簡
略化することができる。つまり、図２７、図２８または
図２９に示されるような装置構成により、清掃作業部と
壁との接触を検出するようにしてもよい。

【０１１７】図２７は、移動ロボットの清掃作業部の周
囲にラバーセンサを設けた例である。ラバーセンサは、
ゴム状のベルトを清掃作業部外装カバーの周囲に設けた
ものである。ラバーセンサのどこかに物体が接触する
と、信号が発生し、これにより清掃作業部１０２に物体
が接触したことを検出することができる。また、図２７
においては１つのラバーセンサを清掃作業部外装カバー
の周囲に設けることとしたが、これに代えてセンサを複
数個に分割し、分割されたセンサを清掃作業部外装カバ
ーの周囲に貼付けてもよい。これにより物体との接触位
置を検出することもでき、第１または第２の実施の形態
に対応させることもできる。

【０１１８】図２８は、清掃作業部外装カバーの表面に
センサスイッチを設けた例である。図２８においては、
センサスイッチは清掃作業部外装カバーの外部に出てお
り、図５に示されるように清掃作業部外装カバーの変位
を計測せずに、物体との接触を直接検出する。この例に
おいては、センサスイッチの数を多くするほど、確実に
物体との接触を検出することができる。この構成におい
ても、物体の接した位置を知ることができ、第１または
第２の実施の形態に対応させることができる。

【０１１９】図２９はロボット本体と清掃作業部との連
結する部分に歪センサを取付けることによって、清掃作
業部と物体との接触を検出するようにした例である。清
掃作業部が物体と接触してこの歪センサの部分が捩じれ
ると、信号が発生する。これにより清掃作業部と物体と
の接触を検出することができる。また、図２９において
は、連結部分の左右に歪センサを設けるようにしたが、
１つのセンサでも、清掃作業部への物体の接触を検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における移動ロボッ
トの斜視図である。

【図２】図１の状態から、バンパー型センサ１０３を取
外した状態を示す斜視図である。

【図３】図１の移動ロボットの構成を説明するための平
面図である。

【図４】図１の移動ロボットの側面図である。

【図５】清掃作業部の構成を説明するための平面図であ
る。

【図６】清掃作業部の構成を説明するための断面図であ
る。

【図７】外装カバー連結部材の構成を説明するための図
である。

【図８】外装カバー連結部材の動作を説明するための図
である。

【図９】図１の移動ロボットの回路構成を示すブロック
図である。

【図１０】位置決め処理のメインフローチャートであ
る。

【図１１】図１０の左回転位置決め処理（♯４）での処
理を示すフローチャートである。

【図１２】左回転位置決め処理での具体的な動作を示す
図である。

【図１３】左回転位置決め処理において、左回転時に清
掃作業部が壁に接しないときの処理を示す図である。

【図１４】図１０の右回転位置決め処理（♯６）での処
理を示すフローチャートである。

【図１５】本発明の第２の実施の形態における移動ロボ
ットが行なう左回転位置決め処理について説明するため
の図である。

【図１６】移動ロボットの後退距離と壁の傾きとの関係
を示す図である。

【図１７】第２の実施の形態における左回転位置決め処
理のフローチャートである。

【図１８】第２の実施の形態における右回転位置決め処
理のフローチャートである。

【図１９】左回転位置決め処理での移動ロボットの具体
的な動作を示す図である。

【図２０】左回転位置決め処理で左回転後所定の距離ｄ
だけロボットが後退しても清掃作業部が壁に接しない場
合の動作を示す図である。

【図２１】図１に示される移動ロボットの変形例を示す
平面図である。

【図２２】図２１の移動ロボットの回路構成を示すブロ
ック図である。

【図２３】本発明の第３の実施の形態における移動ロボ
ットが行なう位置決め処理を示すフローチャートであ
る。

【図２４】図２３のフローチャートで行なわれる処理の
具体例を示す第１の図である。

【図２５】図２３のフローチャートで行なわれる処理の
具体例を示す第２の図である。

【図２６】図２３のフローチャートで行なわれる処理の
具体例を示す第３の図である。

【図２７】清掃作業部のセンサの変形例を示す第１の図
である。

【図２８】清掃作業部のセンサの変形例を示す第２の図
である。

【図２９】清掃作業部のセンサの変形例を示す第３の図
である。

【符号の説明】

１ 清掃作業部外装カバー ６ａ〜６ｄ 外装カバー連結部材 ７ａ〜７ｃ，７ｅ〜７ｇ マイクロスイッチ １０ 走行制御部（ＣＰＵ） １０２ 清掃作業部 １１１ ジャイロセンサ ２０１ 駆動部 ３０１Ｌ，３０１Ｒ 駆動輪 ３０５Ｌ，３０５Ｒ 駆動輪用モータ ３０６Ｌ，３０６Ｒ エンコーダ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に取付けられる移動体の位置決め
   装置であって、 前記移動体の端部が物体と左右いずれの側で接触したか
   を検出するセンサと、 前記センサが前記移動体の端部が物体と左右いずれか一
   方の側で接触したことを検出した後に、前記センサが前
   記移動体の端部が物体と左右いずれか他方の側で接触し
   たことを検出するまで前記移動体を駆動する駆動手段
   と、 前記駆動手段により行なわれた駆動の量を計測する計測
   手段と、 前記計測された駆動の量に基づき、前記物体に対する前
   記移動体の向きを判定する判定手段とを備えた、移動体
   の位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段の判定結果に基づいて、前
   記移動体の向きを調整する調整手段をさらに備えた、請
   求項１に記載の移動体の位置決め装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、それぞれ独立に駆動可
   能な１対の駆動輪を備え、 前記駆動手段は、前記センサが接触を検出した後に、前
   記移動体の前記物体と接触した端部が前記物体から離れ
   るように、前記１対の駆動輪をそれぞれ逆方向に回転さ
   せる、請求項１または請求項２に記載の移動体の位置決
   め装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段により行なわれる駆動の量
   が所定の量以上となったときに、前記駆動を停止する停
   止手段をさらに備えた、請求項１〜請求項３のいずれか
   に記載の移動体の位置決め装置。
5. 【請求項５】 進退自在でかつ左右両方向に回転自在な
   移動体の位置決めを行なう、移動体の位置決め方法であ
   って、 前記移動体は、物体との接触を検出する少なくとも１つ
   のセンサを有し、 前記センサが物体との接触を検出した後に、前記センサ
   が前記物体から離れる方向に前記移動体を移動させるス
   テップと、 前記センサが物体との接触を検出するまで前記移動体を
   左右いずれか一方に回転させるステップと、 次に前記センサが物体との接触を検出するまで前記移動
   体を左右いずれか他方に回転させるとともに、このとき
   の回転量を計測するステップと、 前記計測された回転量に基づき、前記物体に対する前記
   移動体の向きを判定するステップとを含む、移動体の位
   置決め方法。