JP2020068897A - Cleaning robot - Google Patents

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加藤 崇
Takashi Kato
崇 加藤
仁一 安原
Jinichi Yasuhara
仁一 安原
純平 御幡
Jumpei Obata
純平 御幡
明功 池田
Akinori Ikeda
明功 池田
健司 田頭
Kenji Tagashira
健司 田頭
秀樹 玉井
Hideki Tamai
秀樹 玉井
直道 寺島
Naomichi Terashima
直道 寺島
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ZAOU SANGYO KK
Taisei Corp
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Kotohira Kogyo KK
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Abstract

To provide a cleaning robot capable of continuing cleaning work by not regarding an obstacle of a predetermined height that can be climbed over existing on a floor surface in a construction site or the like as an obstacle, and preventing an erroneous detection by a sensor depending on an environmental temperature.SOLUTION: A distance measuring device 15 includes a measurement area sensor 15a that scans a light emitted from a light source in a horizontal direction in a predetermined angle range, and a rotation operation part 15b that reciprocates the measurement area sensor 15a in a vertical direction from a horizontal posture in a predetermined angle range, and detects presence or absence of an obstacle at a predetermined measurement distance D in the horizontal front. A robot control part 50 determines presence or absence of an obstacle by removing, from a detection object, an area lower than a virtual surface E formed at a predetermined height from a floor surface F of detection signals acquired from a reflection light by the measurement area sensor 15a.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本開示は、例えば建設現場等で床面の粉塵を清掃する清掃ロボットに関するものである。   The present disclosure relates to a cleaning robot that cleans dust on a floor surface at, for example, a construction site.

自動清掃機能と自律走行機能とを備える掃き込み型清掃ロボットにおいて、床面や周囲環境の状況に応じて清掃部を制御し、きめ細かな清掃を行うことができる清掃ロボットが提案されている。この清掃ロボットには、進行方向の障害物の検出用としてレーザーレーダー、ロボット本体の周囲に広い範囲で障害物を検出する超音波センサ、床面の段差、ごみを検出する距離画像カメラなどが搭載されている(特許文献1:特開2006−209644号公報参照)。   As a sweeping type cleaning robot having an automatic cleaning function and an autonomous traveling function, a cleaning robot has been proposed which can control the cleaning unit according to the situation of the floor surface or the surrounding environment to perform fine cleaning. This cleaning robot is equipped with a laser radar for detecting obstacles in the direction of travel, an ultrasonic sensor for detecting obstacles in a wide range around the robot body, a range image camera for detecting steps on the floor, and dust. (See Japanese Patent Laid-Open No. 2006-209644).

また、超音波センサを用いて障害物までの距離を検知しながら床面を掃除する自走式掃除機において、雑音による誤検知を防ぐため、超音波センサの受信波高値が距離において予め定められた設定範囲内ときのみ障害物と認識するようにした自走式掃除機が提案されている(特許文献2:特開2007−122327号公報)。   Also, in a self-propelled cleaner that cleans the floor surface while detecting the distance to an obstacle using an ultrasonic sensor, the received wave height value of the ultrasonic sensor is set in advance to prevent false detection due to noise. There is proposed a self-propelled cleaner that recognizes an obstacle only when it is within a set range (Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2007-122327).

特開2006−209644号公報JP, 2006-209644, A 特開2007−122327号公報JP, 2007-122327, A

特許文献1のように、ロボット本体の進行方向に存在する障害物をレーザーレーダー及び超音波センサで検出し、床面に存在する凹凸や段差を距離画像カメラで取り込んでイメージチェッカーで判定する場合、センサから取り込まれる入力データが膨大であり、制御部がデータ処理を行って判定しながら清掃動作を行うのは効率的ではなく、装置構成も複雑で高価となる。また、清掃作業の効率を高めるべくレーザーレーダー及び超音波センサから取り込まれるデータ量を減らせば障害物の検出精度が低下する。
また、障害物をきめ細かく検出すると、清掃ロボットが障害物を回避して清掃する頻度が増えるため、本来清掃が好ましい床面エリアも未清掃となり、清掃エリアが限られた範囲となる。特に、障害物として床面に敷設された敷き鉄板どうしの段差や吊り孔が存在する建設現場では、これらを障害物として検知すると清掃エリアが限られてしまう。
更には、特許文献1及び特許文献2においては、障害物検出用に超音波センサを用いているが、超音波センサは使用する環境温度変化により出力異常が発生することが知られている。特に環境温度が急変した場合に出力電圧が異常値となるため、回避すべき障害物が存在してもセンサが検知できない場合には、障害物との衝突や動作不能になるおそれがある。
When an obstacle existing in the traveling direction of the robot body is detected by a laser radar and an ultrasonic sensor, and unevenness and steps existing on the floor surface are captured by a distance image camera and determined by an image checker as in Patent Document 1, The input data taken in from the sensor is enormous, and it is not efficient for the control unit to perform the cleaning operation while performing the data processing to make a determination, and the device configuration is complicated and expensive. Further, if the amount of data taken in from the laser radar and the ultrasonic sensor is reduced in order to improve the efficiency of cleaning work, the accuracy of obstacle detection will be reduced.
Further, when the obstacle is finely detected, the frequency of the cleaning robot avoiding the obstacle and cleaning is increased. Therefore, the floor surface area, which is originally preferable for cleaning, is not yet cleaned, and the cleaning area is limited. In particular, in a construction site where there are steps or hanging holes between laid iron plates laid on the floor as obstacles, if these are detected as obstacles, the cleaning area is limited.
Further, in Patent Document 1 and Patent Document 2, an ultrasonic sensor is used for detecting an obstacle, but it is known that an output abnormality occurs in the ultrasonic sensor due to a change in environmental temperature used. In particular, when the environmental temperature suddenly changes, the output voltage becomes an abnormal value. Therefore, even if there is an obstacle to be avoided, if the sensor cannot detect it, there is a risk of collision with the obstacle or inoperability.

以下に述べるいくつかの実施形態に適用される開示は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、建設現場等における床面に存在する乗り越え可能な所定高さの障害物を障害物とみなさないことで清掃動作を継続でき、また環境温度に依存するセンサの誤検知を防止した清掃ロボットを提供することにある。   DISCLOSURE OF THE INVENTION Disclosure applied to some embodiments described below is made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the disclosure is to provide a predetermined height that can be overcome on a floor surface at a construction site or the like. It is an object of the present invention to provide a cleaning robot that can continue a cleaning operation by not considering an obstacle as an obstacle and can prevent erroneous detection of a sensor that depends on environmental temperature.

以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。
即ち、ロボット本体に、床面上を自律走行する走行手段と、前記床面から集塵して清掃する清掃手段を備える清掃ロボットであって、前記ロボット本体の前方に光を出射し、障害物から反射した反射光を受光することで前記障害物との距離を計測する距離計測装置と、前記距離計測装置の検知信号を受信して前記走行手段の走行動作を制御する制御手段と、を備え、前記距離計測装置は、光源より照射された光を水平方向に所定角度範囲で走査する測域センサと、前記測域センサを水平姿勢から上下方向に所定角度範囲で往復動させる回転動作部とを備え、前記光源より前方の所定測定距離Dにある障害物の有無を検知し、前記制御手段は、前記測域センサによる反射光から得られる検知信号のうち床面Fから所定高さで形成される仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することを特徴とする。
このように、制御手段は、測域センサによる反射光から得られる検知信号のうち床面Fから所定高さで形成される仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することで、走行手段により乗り越え可能な高さの障害物(段差部や傾斜部等)を逐一回避動作することなく清掃作業を継続することができる。
The disclosure regarding some embodiments described below includes at least the following configurations.
That is, the robot body is provided with a traveling unit that autonomously travels on the floor surface and a cleaning unit that collects dust from the floor surface to clean the robot body. A distance measuring device that measures the distance to the obstacle by receiving the reflected light reflected from the distance measuring device; and a control device that receives a detection signal of the distance measuring device and controls the traveling operation of the traveling device. The distance measuring device includes a range sensor that horizontally scans light emitted from a light source within a predetermined angle range, and a rotation operation unit that reciprocates the range sensor from a horizontal attitude in a vertical direction within a predetermined angle range. And detecting the presence or absence of an obstacle at a predetermined measurement distance D in front of the light source, and the control means forms the detection signal obtained from the reflected light from the range sensor at a predetermined height from the floor surface F. Virtual surface E Ri height lower area removed from the detection target and judging the presence or absence of obstacles.
As described above, the control unit excludes an area having a height lower than the virtual surface E formed at a predetermined height from the floor surface F from the detection target obtained from the reflected light from the range sensor from an object to be detected. By determining the presence / absence, it is possible to continue the cleaning work without performing an avoiding operation for obstacles (steps, slopes, etc.) having a height that can be overcome by the traveling means.

前記測域センサは水平前方の基準線から上方向回転角θ1及び下方回転角θ2間で往復動しながら走査され、光軸Bが前記仮想面Eと交差してから前記下方回転角θ2まで走査される間の前記仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定するようにしてもよい。
これにより、光軸Bが仮想面Eと交差してから下方回転角θ2まで走査される間の範囲で、仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することで、側域センサの光軸Bが水平前方より下向きに回転した際に測定距離Dからセンサ検知限界までのロボット本体の手前側検知エリアにおいて、乗り越え可能な障害物を除外して清掃動作を行える。
The range sensor is scanned while reciprocating from a horizontal front reference line between an upward rotation angle θ1 and a downward rotation angle θ2, and is scanned from the intersection of the optical axis B and the virtual plane E to the downward rotation angle θ2. The presence / absence of an obstacle may be determined by excluding an area having a height lower than the virtual surface E during the period from being detected.
As a result, the presence / absence of an obstacle is determined by removing an area whose height is lower than the virtual plane E from the detection target in the range from the time when the optical axis B intersects the virtual plane E to the time of scanning to the downward rotation angle θ2. Therefore, when the optical axis B of the side sensor rotates downward from the horizontal front, the cleaning operation is performed in the front side detection area of the robot body from the measurement distance D to the sensor detection limit, excluding obstacles that can be crossed over. You can do it.

前記仮想面Eは床面から所定高さHで形成される平坦な仮想面E1とこれに連なる所定高さHより高さが漸次高くなる傾斜角δで傾斜する仮想面E2により形成され、光軸Bが前記仮想面Eと交差してから前記下方回転角θ2まで走査される間の前記仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定するようにしてもよい。
これにより、平坦な床面Fに連続して傾斜角δで傾斜する床面F´がロボット本体の手前側より前方方向に連続していたとしても、平坦な仮想面E1とこれに傾斜角δで連なる仮想面E2より高さが低いエリアを検知対象より外しているため、走行手段の登坂能力の範囲で傾斜面を乗り越えて清掃作業を継続することができる。
The virtual surface E is formed by a flat virtual surface E1 formed at a predetermined height H from the floor surface and a virtual surface E2 that is continuous with the flat virtual surface E1 and is inclined at an inclination angle δ that is gradually higher than the predetermined height H. The presence or absence of an obstacle may be determined by excluding an area having a height lower than the virtual plane E from the detection target while the axis B crosses the virtual plane E and is scanned up to the downward rotation angle θ2. Good.
As a result, even if the floor surface F'which is continuously inclined to the flat floor surface F at the inclination angle δ is continuous in the front direction from the front side of the robot body, the flat virtual surface E1 and the inclination angle δ are inclined to this. Since the area having a height lower than the virtual plane E2 continuous with is excluded from the detection target, it is possible to continue the cleaning work over the inclined surface within the range of the climbing ability of the traveling means.

前記距離計測装置は、前記測域センサの他に超音波センサを併有しており、前記超音波センサは、前記ロボット本体の前面に床面Fから所定高さより高い位置で水平姿勢から上向きに向けて超音波を発信する向きに配置されていることが好ましい。
これにより、超音波センサを測域センサと併用して障害物の有無を二重に検知することで安全性を担保することができるうえに、測域センサが検知し難いとされるガラス等の透明体や反射フィルムの貼られたコーン等の検知を確実に行って、衝突を回避することができる。また、測域センサが、床面Fより所定高さの仮想面Eより高さが低い障害物を検知しない処理と同様に、乗り越え可能な段差等の障害物を検知しないようにすることができる。
The distance measuring device also has an ultrasonic sensor in addition to the range sensor, and the ultrasonic sensor extends upward from a horizontal posture at a position higher than a predetermined height above the floor surface F on the front surface of the robot body. It is preferable that they are arranged so as to emit ultrasonic waves toward them.
This makes it possible to ensure safety by double-detecting the presence or absence of obstacles by using the ultrasonic sensor in combination with the range sensor, and also to detect such things as glass that is difficult for the range sensor to detect. It is possible to reliably detect a transparent body or a cone to which a reflective film is attached, and avoid a collision. Further, similarly to the processing in which the range sensor does not detect an obstacle whose height is lower than the virtual surface E having a predetermined height above the floor surface F, it is possible to prevent an obstacle such as a step that can be crossed over from being detected. ..

前記制御手段は、超音波信号の出力値がセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、前記超音波センサの電源を一旦OFF状態にしてから再度ON状態に戻す再起動させることが好ましい。
これにより、清掃ロボットが動作中に環境温度が急変した場合、超音波センサの出力異常が発生することがある。このとき、超音波信号の出力値がセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、超音波センサの電源を一旦OFF状態にしてから再度ON状態に戻す再起動させることで安全性を担保することができる。
When the output value of the ultrasonic signal falls below a predetermined value within the sensor detection range, the control means preferably restarts by turning the power source of the ultrasonic sensor OFF and then ON again. ..
As a result, if the environmental temperature suddenly changes during the operation of the cleaning robot, an output abnormality of the ultrasonic sensor may occur. At this time, if the output value of the ultrasonic signal falls below a predetermined value within the sensor detection range, the power of the ultrasonic sensor is temporarily turned off and then turned on again to ensure safety. can do.

建設現場等における床面に存在する多様な障害物を広くかつ死角の少ない検知を可能とし、乗り越え可能な所定高さの障害物を障害物とみなさないことで清掃動作を継続でき、また環境温度に依存するセンサの誤検知を防止した清掃ロボットを提供することができる。   A wide variety of obstacles existing on the floor at the construction site can be detected with few blind spots, and the cleaning operation can be continued by not considering obstacles of a predetermined height that can be crossed over as obstacles, and the ambient temperature. It is possible to provide a cleaning robot that prevents erroneous detection of a sensor that depends on.

(a)は清掃ロボットの側面図、(b)は正面図である。(A) is a side view of a cleaning robot, (b) is a front view. 図1(a)の清掃ロボットの内部構造を示す内視図である。It is an internal view which shows the internal structure of the cleaning robot of FIG. 清掃ロボットの底面図である。It is a bottom view of a cleaning robot. ロボット本体の前方に設けられたボールキャスター及び距離計測装置の動作範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation range of the ball caster and distance measuring device provided in front of the robot main body. 清掃ロボットの制御系を示すブロック構成図である。It is a block diagram showing a control system of the cleaning robot. 図5の超音波センサを中心とした制御系を示すブロック構成図である。6 is a block configuration diagram showing a control system centered on the ultrasonic sensor of FIG. 5. FIG. 超音波センサの制御動作を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows control operation of an ultrasonic sensor. 側域センサの検知範囲を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the detection range of a side area sensor. 他例に係る側域センサの検知範囲を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the detection range of the side area sensor which concerns on another example. 超音波センサから発信される超音波ビームの発信方向を示す模式説明図である。It is a schematic explanatory view which shows the transmission direction of the ultrasonic beam emitted from an ultrasonic sensor. 環境温度の変化に対する超音波センサ出力電圧の時間変化及び再起動を伴うマイコンボードの出力電圧の時間変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the time change of the ultrasonic sensor output voltage with respect to the change of environmental temperature, and the time change of the output voltage of a microcomputer board accompanying a restart.

図1(a)は、清掃ロボット1の側面図、図1(b)は正面図である。本実施形態においては、清掃ロボット1は、施工期間中の建設作業場において床面清掃用に使用されるものである。   FIG. 1A is a side view of the cleaning robot 1, and FIG. 1B is a front view. In the present embodiment, the cleaning robot 1 is used for cleaning the floor surface at a construction work site during the construction period.

図2に示すように、清掃ロボット1は、筐体状のロボット本体2に走行手段3と清掃手段4を備えている。走行手段3は、図3に示すようにロボット本体2の平面視矩形状の底部に進行方向前方中央部に前輪キャスター5(従動輪)を備え、進行方向後方両側には一対の駆動輪6を備えている。一対の駆動輪6は、ロボット本体2内に設けられた駆動輪用モータ7とプーリ間に架設された無端状のタイミングベルト8を通じて各々回転駆動される。図2において、前輪キャスター5は、偏心した支持軸部5a(垂直軸)を中心に360°回転可能に支持された例えば直径φ100mm程度の自在輪である。前輪キャスター5は、清掃ロボット1の進行方向に追随して従動回転する。清掃ロボット1は、これら前輪キャスター5及び一対の駆動輪6が床面Fに接した状態で使用される。各駆動輪用モータ7には、充電可能なリチウムイオンバッテリー24から電力が供給されている。   As shown in FIG. 2, the cleaning robot 1 is provided with a traveling means 3 and a cleaning means 4 on a robot body 2 having a housing shape. As shown in FIG. 3, the traveling means 3 is provided with a front wheel caster 5 (driven wheel) at the front central portion in the traveling direction on the bottom of the robot main body 2 in a plan view rectangular shape, and a pair of drive wheels 6 on both rear sides in the traveling direction. I have it. The pair of drive wheels 6 are rotationally driven through an endless timing belt 8 installed between a drive wheel motor 7 provided in the robot body 2 and a pulley. In FIG. 2, the front wheel caster 5 is a free wheel having a diameter of, for example, about 100 mm, which is supported rotatably by 360 ° about an eccentric support shaft portion 5a (vertical shaft). The front wheel casters 5 follow the traveling direction of the cleaning robot 1 and are driven to rotate. The cleaning robot 1 is used in a state where the front wheel casters 5 and the pair of drive wheels 6 are in contact with the floor surface F. Electric power is supplied to each drive wheel motor 7 from a rechargeable lithium-ion battery 24.

図3に示す右側駆動輪用モータ7aと左側駆動輪用モータ7bの回転量は、後述するロボット制御部50(図5参照)によって個別に制御される。右側駆動輪用モータ7aの回転量と左側駆動輪用モータ7bの回転量が同じ場合には、清掃ロボット1は直進する。右側駆動輪用モータ7aの回転量が左側駆動輪用モータ7bの回転量より大きい場合は、清掃ロボット1は左方向に曲がるように旋回する。右側駆動輪用モータ7aの回転量が左側駆動輪用モータ7bの回転量より小さい場合は、清掃ロボット1は右方向に曲がるように旋回する。一対の駆動輪6の径の大きさ、駆動輪用モータ7a,7bのトルクは、建設作業場に釘やビスが落下していても、或いは後述するように床面Fに所定高さ範囲の傾斜部、段差部等の障害物が存在してもこれに駆動輪6がロックされずに乗り越えることができる程度に設計されている。   The rotation amounts of the right-hand drive wheel motor 7a and the left-hand drive wheel motor 7b shown in FIG. 3 are individually controlled by a robot control unit 50 (see FIG. 5) described later. When the rotation amount of the right drive wheel motor 7a and the rotation amount of the left drive wheel motor 7b are the same, the cleaning robot 1 goes straight. When the rotation amount of the right drive wheel motor 7a is larger than the rotation amount of the left drive wheel motor 7b, the cleaning robot 1 turns so as to bend to the left. When the rotation amount of the right drive wheel motor 7a is smaller than the rotation amount of the left drive wheel motor 7b, the cleaning robot 1 turns so as to bend to the right. The diameters of the pair of drive wheels 6 and the torques of the drive wheel motors 7a and 7b are set so that even if nails or screws are dropped at the construction work site, or the floor F is inclined within a predetermined height range as described later. Even if there is an obstacle such as a portion or a step, the drive wheel 6 is designed so that it can be overcome without being locked by the obstacle.

図3において、ロボット本体2の平面視矩形状の底部には、前輪キャスター5より前方であってロボット本体2の底面の前方コーナー部近傍に、ボールキャスター9(補助輪:自在キャスター)が回転自在に各々組み付けられている。図4に示すように、ボールキャスター9の床面からの高さh1は、ロボット本体2の底面より低く床面Fより高い位置(例えば床面より19mm程度)となるように組み付けられる。尚、ロボット本体2の底部の床面Fからの最低高さHは例えば50mm程度に設計されている。   In FIG. 3, a ball caster 9 (auxiliary wheel: universal caster) is freely rotatable on the bottom of the robot main body 2 in a rectangular shape in a plan view, in front of the front wheel casters 5 and near the front corner of the bottom surface of the robot main body 2. Are assembled to each. As shown in FIG. 4, the height h1 of the ball caster 9 from the floor is lower than the bottom of the robot body 2 and higher than the floor F (for example, about 19 mm above the floor). The minimum height H of the bottom of the robot body 2 from the floor surface F is designed to be, for example, about 50 mm.

これにより、清掃ロボット1が自律走行しながら、床面Fに設けられた段差部、傾斜部等の障害物に左右斜め前方から近づいたとして、先ずボールキャスター9が障害物にあたってロボット本体2の移動が止まることはなく、ボールキャスター9が段差面や傾斜面に乗り上げ乗り越えることで清掃作業を継続することができる。また、床面Fに吊り孔等の貫通孔が空いており、仮に前輪キャスター5が貫通孔に落ち込んだとしても、床面Fには一対のボールキャスター9が当接してロボット本体2の落ち込みを食い止めてロボット本体2の底面が床面Fに直接接触することはない。よって、一対の駆動輪6の駆動で前輪キャスター5が貫通孔より脱出して清掃作業を継続することができる。   As a result, when the cleaning robot 1 autonomously travels and approaches an obstacle such as a stepped portion or an inclined portion provided on the floor F from diagonally left and right, first, the ball caster 9 moves the robot body 2 to hit the obstacle. Does not stop, and the cleaning work can be continued by the ball caster 9 riding on the step surface or the inclined surface and getting over. Further, even if a through hole such as a hanging hole is formed on the floor surface F, and even if the front wheel casters 5 fall into the through hole, the pair of ball casters 9 contact the floor surface F to prevent the robot body 2 from falling. The bottom surface of the robot body 2 does not come into direct contact with the floor surface F by stopping. Therefore, by driving the pair of drive wheels 6, the front wheel casters 5 can escape from the through holes to continue the cleaning work.

具体的には、建設現場で使用される敷き鉄板(例えば厚さ19mm、22mm、25mm等)に対して、前輪キャスター5では床面Fからの高さ20mmの段差(凸部)を乗り越えられず、吊り孔に前輪キャスター5が脱落すると、ロボット本体2が走行不能になるおそれがあった。本実施例に示すボールキャスター9の配置により、前輪キャスター5が敷き鉄板の厚さである高さ22mmや25mmの段差を乗り越えることができ、仮に前輪キャスター5が吊り孔に脱落しても落ち込み量(19mm程度)を減少させて嵌り込むことがなく、脱出して清掃作業を継続することができる。   Specifically, with respect to a laid iron plate used in a construction site (for example, thickness 19 mm, 22 mm, 25 mm, etc.), the front wheel caster 5 cannot get over a step (convex portion) of 20 mm in height from the floor surface F. If the front wheel casters 5 fall into the suspension holes, the robot body 2 may be unable to run. By arranging the ball casters 9 shown in this embodiment, the front wheel casters 5 can be overlaid over the height difference of 22 mm or 25 mm which is the thickness of the iron plate, and even if the front wheel casters 5 fall into the hanging hole, the amount of depression It is possible to continue the cleaning work by escaping without reducing (about 19 mm) and fitting.

また、ロボット本体2の進行方向左右斜め前方から傾斜面が近づいてきた場合、ロボット本体2の底部が傾斜面に乗り上げて動作不能となる場合があったが、ボールキャスター9の配置により、ロボット本体2の底部の乗り上げを防ぐことができる。特にボールキャスター9には回転方向性はないので、いずれの向きから障害物(段差面や傾斜面等)に当接しても従動回転可能であるので、ロボット本体2の進行方向を変えずに駆動輪6の駆動により走行することができる。   Also, when the inclined surface approaches from the left and right diagonally in the traveling direction of the robot main body 2, the bottom of the robot main body 2 may ride on the inclined surface and become inoperable. It is possible to prevent the bottom of 2 from riding up. In particular, since the ball caster 9 has no direction of rotation, it can be driven and rotated regardless of which direction it comes in contact with an obstacle (a step surface, an inclined surface, etc.), so that the robot main body 2 can be driven without changing the traveling direction. It is possible to drive by driving the wheels 6.

図2において、清掃手段4は、回転ブラシ10(清掃ブラシ)、ブラシ駆動モータ11(図5参照)及びホッパ12を備えている。回転ブラシ10は、円柱形状に形成されており、円柱形状の側面に多数のブラシが径方向に林立して設けられている。回転ブラシ10は、軸方向がロボット本体2の左右側面方向と一致するように配置され、円柱形状の中心軸を中心に回転可能に組み付けられている。回転ブラシ10はロボット本体2の底部に取り付けられており、ブラシの下側が常時床面Fに接触した状態で設けられている。回転ブラシ10は、リチウムイオンバッテリー24から電力を供給されて起動するブラシ駆動モータ11(図5参照)によって反時計回り方向に回転され、床面F上に存在する塵埃、ゴミ等を絡め捕り、ロボット本体2の後方へ送り出す。回転ブラシ10の後方には、ホッパ12が設けられている。ホッパ12は、回転ブラシ10の回転によってロボット本体2の後方へ送り出された塵埃、ゴミ等をエア吸引しながら回収して格納する。清掃ロボット1の床面Fからの最低高さ位置h2は、例えば31mm程度に調整されている。ブラシ駆動モータ11は、後述するロボット制御部50によって、一定の速度で回転するように制御される。   In FIG. 2, the cleaning means 4 includes a rotating brush 10 (cleaning brush), a brush drive motor 11 (see FIG. 5), and a hopper 12. The rotating brush 10 is formed in a columnar shape, and a large number of brushes are provided in a radial manner on the side surface of the columnar shape. The rotating brush 10 is arranged so that its axial direction coincides with the left and right side surfaces of the robot body 2, and is rotatably assembled around a cylindrical central axis. The rotating brush 10 is attached to the bottom of the robot body 2, and is provided with the lower side of the brush constantly contacting the floor surface F. The rotating brush 10 is rotated in the counterclockwise direction by a brush drive motor 11 (see FIG. 5) that is activated by being supplied with power from the lithium-ion battery 24, and traps dust, dirt, and the like existing on the floor surface F, Send it to the rear of the robot body 2. A hopper 12 is provided behind the rotating brush 10. The hopper 12 collects and stores dust, dirt, and the like sent to the rear of the robot body 2 by the rotation of the rotating brush 10 while sucking air. The minimum height position h2 of the cleaning robot 1 from the floor surface F is adjusted to, for example, about 31 mm. The brush drive motor 11 is controlled by a robot control unit 50 described later so as to rotate at a constant speed.

図3において、ロボット本体2の底部において、一対の補助ブラシ13が前輪キャスター5の両側に進行方向(矢印方向)に向かってブラシ間の幅が両側に漸進広がるように組み付けられている。補助ブラシ13は回転ブラシ10の前方に設けられ、ロボット本体2が走行するにしたがって床面Fに存在するゴミや塵埃を回転ブラシ10へ向かって誘導する。図2において、回転ブラシ10の軸方向両側には、一対の遮蔽板14が設けられている。遮蔽板14は、可撓性のあるゴム板等が用いられ、回転ブラシ10によって後方に送り出されるゴミや塵埃が両側に拡散しないように床面Fとの隙間を覆っている。   In FIG. 3, at the bottom of the robot body 2, a pair of auxiliary brushes 13 are mounted on both sides of the front wheel caster 5 so that the width between the brushes gradually widens toward both sides in the traveling direction (arrow direction). The auxiliary brush 13 is provided in front of the rotating brush 10 and guides dust and dirt present on the floor surface F toward the rotating brush 10 as the robot body 2 travels. In FIG. 2, a pair of shield plates 14 are provided on both sides of the rotating brush 10 in the axial direction. The shield plate 14 is made of a flexible rubber plate or the like, and covers the space between the floor F and the dust so that dust and dust sent backward by the rotating brush 10 do not diffuse to both sides.

一対のボールキャスター9は、図3に示すように、ロボット本体2の平面視矩形状底部において、補助ブラシ13より前方であって、ロボット本体2の底部前方コーナー部近傍に各々設けられている。これにより、ボールキャスター9が先に段差面や傾斜面等に乗り上げて乗り越えるため、補助ブラシ13が段差部や傾斜部等の障害物に直接当たって変形したり破損したりするのを防ぐことができる。また、補助ブラシ13が駆動輪6の前方に配置されることで、駆動輪6に付着する粉塵を低減し床面Fへの再付着を低減することができる。   As shown in FIG. 3, the pair of ball casters 9 are provided in front of the auxiliary brush 13 and in the vicinity of the bottom front corner of the robot body 2 in the rectangular bottom portion of the robot body 2 in plan view. As a result, the ball caster 9 first rides on the step surface, the inclined surface, or the like to get over, and thus it is possible to prevent the auxiliary brush 13 from directly hitting an obstacle such as the step portion or the inclined portion to be deformed or damaged. it can. In addition, since the auxiliary brush 13 is arranged in front of the drive wheel 6, it is possible to reduce dust adhering to the drive wheel 6 and reduce reattachment to the floor surface F.

また図1(b)に示すようにロボット本体2の進行方向前面中央部には、距離計測装置15を備えている。距離計測装置15は、光を出射し、障害物より反射した反射光を受光することで当該反射光を受光するまでの時間を計測して、障害物との距離を計測する。本実施形態においては、距離計測装置15は、レーザーレンジファインダーが用いられ、光源よりレーザー光が出射される。距離計測装置15は、例えば光源より照射されたレーザー光を反射鏡により前方に向かって反射させ、当該反射鏡を内蔵するモータにより回転駆動することで水平方向に走査する。例えばレーザー光を一秒間に1081回の頻度で、図4の進行方向前方から左右両側に例えば各々90°を超える範囲、最大検知範囲270°で往復動させてレーザー光を水平方向に光走査することで、周囲の物体までの距離を計測する。距離計測装置15の光の射程距離は、例えば最大30m程度である。   Further, as shown in FIG. 1B, a distance measuring device 15 is provided at the center of the front surface of the robot body 2 in the traveling direction. The distance measuring device 15 emits light and receives the reflected light reflected from the obstacle to measure the time until the reflected light is received, and measures the distance to the obstacle. In this embodiment, a laser range finder is used as the distance measuring device 15, and laser light is emitted from the light source. The distance measuring device 15 scans in the horizontal direction by, for example, reflecting laser light emitted from a light source forward by a reflecting mirror and rotationally driving by a motor incorporating the reflecting mirror. For example, the laser beam is reciprocated at a frequency of 1081 times per second from the front in the traveling direction of FIG. 4 to the left and right sides in a range exceeding 90 °, for example, and a maximum detection range of 270 °, and the laser beam is optically scanned in the horizontal direction. By doing so, the distance to surrounding objects is measured. The range of light of the distance measuring device 15 is, for example, about 30 m at maximum.

また、距離計測装置15は図4の水平姿勢を0°として例えば上方向回転角θ1(例えば30°)、下方向回転角θ2(例えば40°)で1秒間に1回往復動させて、レーザー光を垂直方向に走査することで周囲の物体までの距離を計測できるようになっている。具体的には、距離計測装置15は、ロボット本体2の前面に設けられた支持部2a上に起立して固定されている。距離計測装置15は、レーザー光を水平走査する測域センサ15aと該測域センサ15aを上下動させる回転動作部15bを備えている。回転動作部15bは、上下方向に所定角度範囲で回転する上下首振りモータ15cを有する。上下首振りモータ15cは例えばステッピングモータが用いられる。上下首振りモータ15cのモータ軸15d(回転軸)が、測域センサ15aの底部に冶具を介して連結されている。この上下首振りモータ15cを駆動することにより、測域センサ15aがモータ軸15dを中心に上下方向に所定角度範囲(例えば上方向30°下方向40°範囲)で回動するようになっている。尚、本実施例では測域センサ15aは、水平姿勢より上方向回転角θ1が30°下方向回転角θ2が40°範囲で往復動するようになっているが、これらの上下方向回転角θ1、θ2の値は必要に応じて変更可能である。   In addition, the distance measuring device 15 reciprocates once a second with the horizontal posture of FIG. 4 set to 0 °, for example, the upward rotation angle θ1 (for example, 30 °) and the downward rotation angle θ2 (for example, 40 °), and the laser By scanning light in the vertical direction, the distance to surrounding objects can be measured. Specifically, the distance measuring device 15 is erected and fixed on a support portion 2a provided on the front surface of the robot body 2. The distance measuring device 15 includes a range sensor 15a that horizontally scans the laser beam and a rotation operation unit 15b that moves the range sensor 15a up and down. The rotary motion unit 15b includes a vertical swing motor 15c that rotates in the vertical direction within a predetermined angle range. A stepping motor, for example, is used as the vertical swing motor 15c. A motor shaft 15d (rotating shaft) of the vertical swing motor 15c is connected to the bottom of the range sensor 15a via a jig. By driving the vertical swing motor 15c, the range sensor 15a rotates about the motor shaft 15d in the vertical direction within a predetermined angle range (for example, 30 ° in the upward direction and 40 ° in the downward direction). .. In this embodiment, the range sensor 15a is configured to reciprocate in the range in which the upward rotation angle θ1 is 30 ° and the downward rotation angle θ2 is 40 ° from the horizontal posture. , Θ2 can be changed as necessary.

上述したように距離計測装置15が水平方向のみならず上下方向に走査可能としたことに伴い、ロボット制御部50(図5参照)は、図4に示す床面Fより所定高さH(例えば50mm程度)の仮想面Eより下方にある障害物を検知対象から除外する処理をおこなう。具体的には、側域センサ15aが前方測定距離D(例えば500mm以内)にある障害物の有無を検知する。側域センサ15aは水平姿勢より下方に向いたとき、床面Fより高さHの範囲内にある乗り越え可能な障害物を検知してしまう。そこで、光軸Bが下方回転角θ2(最大回転角)まで回転する間は、当該仮想面Eより低い範囲の障害物の有無をロボット制御部50は検知しないようになっている。これにより、清掃ロボット1が乗り越え可能な床面Fからの高さ25mm(敷き鉄板の厚さに相当)以下の段差等の障害物を検知対象から外して、清掃動作を継続できるようになっている。   As described above, since the distance measuring device 15 can scan not only in the horizontal direction but also in the vertical direction, the robot control unit 50 (see FIG. 5) causes the robot control unit 50 (see FIG. 5) to have a predetermined height H (eg, from the floor surface F shown in FIG. A process of excluding an obstacle below the virtual plane E (about 50 mm) from the detection target is performed. Specifically, the side area sensor 15a detects the presence / absence of an obstacle at the forward measurement distance D (for example, within 500 mm). When the side area sensor 15a faces downward from the horizontal posture, the side area sensor 15a detects an obstacle that can be crossed over and is within the range of height H from the floor surface F. Therefore, while the optical axis B rotates to the downward rotation angle θ2 (maximum rotation angle), the robot controller 50 does not detect the presence or absence of an obstacle in a range lower than the virtual plane E. As a result, an obstacle such as a step having a height of 25 mm (corresponding to the thickness of the laying iron plate) or less from the floor F over which the cleaning robot 1 can get over is removed from the detection target and the cleaning operation can be continued. There is.

具体的には、図4に示すように、測域センサ15aの水平前方の基準線から上方向回転角θ1及び下方回転角θ2まで走査される光軸B上にある測定点の三次元座標より障害物の有無が検知される。図8において、光軸Bが下方回転角θ2まで走査される間において仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定する。例えば、光軸Bが仮想面Eと交点Z1において交差してもそれより低い高さ範囲にある障害物30は検知対象とはならない。
これにより、側域センサ15aの光軸Bが水平前方より下向きに回転した際に測定距離Dからセンサ検知限界(下方向回転角θ2)までのロボット本体2の手前側検知エリアにおいて、乗り越え可能な障害物30を除外して清掃動作を行える。
Specifically, as shown in FIG. 4, from the three-dimensional coordinates of the measurement point on the optical axis B scanned from the horizontal front reference line of the range sensor 15a to the upward rotation angle θ1 and the downward rotation angle θ2. The presence or absence of obstacles is detected. In FIG. 8, an area having a height lower than the virtual surface E is excluded from the detection target while the optical axis B is scanned to the downward rotation angle θ2, and the presence or absence of the obstacle is determined. For example, even if the optical axis B intersects the imaginary plane E at the intersection Z1, the obstacle 30 in the height range lower than that does not become the detection target.
Thereby, when the optical axis B of the side area sensor 15a is rotated downward from the horizontal front, it is possible to get over in the front side detection area of the robot body 2 from the measurement distance D to the sensor detection limit (downward rotation angle θ2). The cleaning operation can be performed by excluding the obstacle 30.

また、図9に示すように、ロボット本体2の進行方向前方の仮想面Eは床面Fから所定高さHで形成される平坦面である仮想面E1とこれに連なる所定高さHより高さが漸次高くなる傾斜角δ(例えば3°〜12°程度)以下で傾斜する仮想面E2により形成されていてもよい。即ち、光軸Bが仮想面E2若しくは仮想面E1と交差してから下方回転角θ2まで走査される間の仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定するようにしてもよい。上記仮想面E2の傾斜角δは、平坦な床面Fに連続する傾斜面F´の傾斜角を想定したものである。例えば、光軸Bが仮想面E2と任意の交点Z2において交差してもそれより低い高さ範囲にある傾斜面F´は検知対象とはならない。
これにより、平坦面である床面Fに連続して傾斜角δで傾斜する床面F´がロボット本体2より離間する側に連続していたとしても、仮想面E1より高さが高い仮想面E2より高さが低いエリアも検知対象より外しているため、駆動輪用モータ7(走行手段)の登坂能力の範囲で傾斜面F´を乗り越えて清掃作業を継続することができる。
Further, as shown in FIG. 9, a virtual surface E in the forward direction of the robot body 2 is higher than a virtual surface E1 which is a flat surface formed at a predetermined height H from the floor surface F and a predetermined height H continuous with the virtual surface E1. May be formed by an imaginary plane E2 that is inclined at an inclination angle δ (for example, about 3 ° to 12 °) that gradually increases. That is, the presence / absence of an obstacle is determined by excluding an area whose height is lower than the virtual plane E from the detection target while the optical axis B crosses the virtual plane E2 or the virtual plane E1 and is scanned up to the downward rotation angle θ2. You may do it. The inclination angle δ of the virtual surface E2 is based on the assumption of the inclination angle of the inclined surface F ′ continuous with the flat floor surface F. For example, even if the optical axis B intersects with the virtual plane E2 at an arbitrary intersection Z2, the inclined plane F ′ in the height range lower than that does not become a detection target.
As a result, even if the floor surface F ′, which is continuous with the floor surface F that is a flat surface and is inclined at the inclination angle δ, is continuous with the side away from the robot body 2, the virtual surface having a height higher than the virtual surface E1. Since the area whose height is lower than E2 is also excluded from the detection target, the cleaning work can be continued over the inclined surface F ′ within the range of the climbing ability of the drive wheel motor 7 (traveling means).

上述した構成により、距離計測装置15は、清掃ロボット1の直進方向を基点(0°)として、水平方向に−90°〜90°、上下方向に30°〜−40°の角度範囲における、距離計測装置15から前方測定距離D(例えば500mm以内)に位置する物体までの距離を測距することができる。即ち、測域センサ15aから水平方向及び上下方向に走査されるレーザー光の反射光により、光源から測定距離Dの前方にある障害物の二次元配置を計測する。測域センサ15aは、例えば、測距精度が0.1〜10mで±30mm、測距分解能1mm単位、角度分解能は約0.25°、走査時間は25msのレーザーレンジファインダーが用いられる。距離計測装置15によって取得された測距情報は、後述するロボット制御部50に送信される。このように、測域センサ15aは、水平方向のみならず上下方向にも回動するため、広範囲で死角の少ない障害物検知が可能となる。   With the configuration described above, the distance measuring device 15 sets the distance in the angle range of −90 ° to 90 ° in the horizontal direction and 30 ° to −40 ° in the vertical direction with the straight traveling direction of the cleaning robot 1 as the base point (0 °). It is possible to measure the distance from the measuring device 15 to the object located at the front measurement distance D (for example, within 500 mm). That is, the two-dimensional arrangement of obstacles in front of the measurement distance D from the light source is measured by the reflected light of the laser light scanned in the horizontal and vertical directions from the range sensor 15a. As the range-finding sensor 15a, for example, a laser range finder having a range-finding accuracy of 0.1 to 10 m, ± 30 mm, a range-finding resolution of 1 mm, an angular resolution of about 0.25 °, and a scanning time of 25 ms is used. The distance measurement information acquired by the distance measuring device 15 is transmitted to the robot control unit 50 described later. In this way, the range sensor 15a rotates not only in the horizontal direction but also in the vertical direction, so that it is possible to detect an obstacle with a small blind spot in a wide range.

図1(b)に示すように、ロボット本体2の正面部には、障害物との衝突を回避するため超音波センサ16がロボット本体2の正面部に複数箇所に設けられている。超音波センサ16は、超音波を発信して反射波を受信するまでの時間を計測して障害物までの距離を非接触で検知するものである。超音波センサ16は、測域センサ15aの検知範囲を補完し、非接触でロボット本体2が障害物に近づく前にその存在を把握するものである。測域センサ15aと併用して障害物の有無を二重に検知することで安全性を担保するためと、測域センサ15aが検知し難いとされるガラス等の透明体や反射フィルムの貼られたコーン等の検知を確実に行って、衝突を回避するものである。   As shown in FIG. 1B, ultrasonic sensors 16 are provided on the front surface of the robot body 2 at a plurality of positions to avoid collision with an obstacle. The ultrasonic sensor 16 measures the time until the ultrasonic wave is transmitted and the reflected wave is received to detect the distance to the obstacle without contact. The ultrasonic sensor 16 complements the detection range of the range sensor 15a and grasps the presence of the robot body 2 before contacting the obstacle without contact. In order to ensure the safety by dually detecting the presence or absence of an obstacle in combination with the range sensor 15a, a transparent body such as glass or a reflective film which is difficult to detect by the range sensor 15a is attached. Cone etc. are surely detected to avoid collision.

また、図10に示すように、超音波センサ16は、ロボット本体2の前面に複数箇所(例えば3箇所:16a〜16c:図6参照)に設けられている。超音波センサ16は、距離計測装置15では検知し難い、ロボット本体2の進行方向手前側のエリアに存在する障害物の有無を重ねて検知する。各超音波センサ16a〜16cは、床面Fから高さHより高い位置に配置され、水平姿勢から上向きに超音波を発信するように取付板16dに取り付けられている。測域センサ15aが、床面Fより所定高さH(例えば50mm程度)の仮想面Eより高さが低い障害物30を検知しない処理と同様に、乗り越え可能な段差等の障害物を検知しないようにするためである。超音波センサ16によって取得された測距情報は、後述するマイコンボー25を介してロボット制御部50に送信される(図6参照)。   Further, as shown in FIG. 10, the ultrasonic sensors 16 are provided on the front surface of the robot body 2 at a plurality of locations (for example, three locations: 16a to 16c: see FIG. 6). The ultrasonic sensor 16 is difficult to detect by the distance measuring device 15, and detects the presence or absence of an obstacle in the area on the front side in the traveling direction of the robot body 2 in a superimposed manner. Each of the ultrasonic sensors 16a to 16c is arranged at a position higher than the height H from the floor surface F, and is mounted on the mounting plate 16d so as to transmit ultrasonic waves upward from the horizontal posture. Similar to the process in which the range sensor 15a does not detect the obstacle 30 that is lower than the virtual surface E having a predetermined height H (for example, about 50 mm) above the floor surface F, it does not detect an obstacle such as a level difference that can be crossed over. To do so. The distance measurement information acquired by the ultrasonic sensor 16 is transmitted to the robot controller 50 via the microcomputer baud 25 described later (see FIG. 6).

また、図4に示すように、ロボット本体2の左右斜め前方に正面両端部にリミットスイッチ17が設けられている。リミットスイッチ17は、例えば長さ70mm程度の検知バー17aの元端部に設けられた接触スイッチである。リミットスイッチ17は非接触センサである測域センサ15aや超音波センサ16の検知範囲を補完するために設けられる。例えば、ロボット本体2が高さ25mm以下の段差を乗り越えて進行する際に進行方向左右側面に存在する障害物の検知や、ロボット本体2が障害物回避動作において障害物検知を行うなど、障害物の有無を三重に検知することで安全性を担保するようになっている。リミットスイッチ17が障害物を検知すると進行方向への走行を停止し、ロボット本体2の方向転換を促すようになっている。   Further, as shown in FIG. 4, limit switches 17 are provided diagonally to the left and right of the robot body 2 at both front end portions. The limit switch 17 is, for example, a contact switch provided at the base end of the detection bar 17a having a length of about 70 mm. The limit switch 17 is provided to complement the detection ranges of the range sensor 15a and the ultrasonic sensor 16 which are non-contact sensors. For example, when the robot main body 2 goes over a step having a height of 25 mm or less and advances, obstacles present on the left and right sides in the traveling direction, and the robot main body 2 performs obstacle detection in an obstacle avoidance operation, etc. Safety is ensured by triple detection of the presence or absence of When the limit switch 17 detects an obstacle, it stops traveling in the traveling direction and prompts the robot body 2 to change direction.

尚、図4に示すロボット本体2の前面下方に設けられた弾性を有するバンパー2b内には、バンパーセンサ18(接触センサ:図5参照)が設けられていてもよい。バンパーセンサ18は、リミットセンサ17と同様に、ロボット本体2が走行中に床面Fに限らず進行方向に中間突起物等の異物が存在する場合に衝突を回避する。バンパーセンサ18は障害物を検知すると進行方向への走行を停止し、ロボット本体2の方向転換を促すようになっている。   A bumper sensor 18 (contact sensor: see FIG. 5) may be provided in the elastic bumper 2b provided below the front surface of the robot body 2 shown in FIG. Similar to the limit sensor 17, the bumper sensor 18 avoids a collision when the robot body 2 is traveling and there is a foreign object such as an intermediate protrusion in the traveling direction, not only on the floor surface F. When the bumper sensor 18 detects an obstacle, the bumper sensor 18 stops traveling in the traveling direction and prompts the robot body 2 to change direction.

例えば、床面Fからの高さ50mm未満の障害物であれば、ロボット本体2との衝突は回避されるため、進行方向を変更しないが、床面Fから高さ50mm以上の障害物であれば、リミットスイッチ17やバンパーセンサ18が検知可能であるため、進行方向を変更することで衝突を回避する。リミットスイッチ17やバンパーセンサ18の検知信号は、後述するロボット制御部50(図5参照)に送信される。   For example, if the height of the obstacle is less than 50 mm from the floor F, the collision with the robot body 2 is avoided, so that the traveling direction is not changed, but the obstacle is 50 mm or more in height from the floor F. For example, since the limit switch 17 and the bumper sensor 18 can be detected, the collision is avoided by changing the traveling direction. Detection signals from the limit switch 17 and the bumper sensor 18 are transmitted to a robot controller 50 (see FIG. 5) described later.

図3に示すように、ロボット本体2の底部において、前輪キャスター5の進行方向前方には従動輪用前方落下防止センサ19が設けられている。また、左右駆動輪6の進行方向前方には駆動輪用前方落下防止センサ20aが各々設けられ、進行方向後方には駆動輪用後方落下防止センサ20bが各々設けられている。これらのうち、駆動輪用前方落下防止センサ20aは、通常は駆動輪6の進行方向直前位置に配置されるが、本実施例はそれとは異なる位置に配置されている。具体的には、前輪キャスター5より前方であって、ボールキャスター9の近傍(ロボット本体2の底部前方コーナー部近傍)に、一対の駆動輪用前方落下防止センサ20aが各々設けられている。上記従動輪用前方落下防止センサ19、駆動輪用前方落下防止センサ20a及び駆動輪用後方落下防止センサ20bとしては、例えば赤外線センサ等が用いられる。   As shown in FIG. 3, a front wheel fall prevention sensor 19 for the driven wheels is provided on the bottom of the robot body 2 in front of the front wheel casters 5 in the traveling direction. Further, front fall prevention sensors 20a for drive wheels are provided in front of the left and right drive wheels 6 in the traveling direction, and rear fall prevention sensors 20b for drive wheels are provided in the rear of the traveling direction. Of these, the drive wheel front drop prevention sensor 20a is usually arranged at a position immediately before the drive wheel 6 in the traveling direction, but in the present embodiment, it is arranged at a position different from that. Specifically, in front of the front wheel casters 5 and in the vicinity of the ball casters 9 (in the vicinity of the bottom front corner of the robot body 2), a pair of front drop prevention sensors 20a for driving wheels are provided. An infrared sensor or the like is used as the driven wheel front fall prevention sensor 19, the drive wheel front fall prevention sensor 20a, and the drive wheel rear fall prevention sensor 20b.

このように、駆動輪用前方落下防止センサ20aを配置することで、清掃ロボット1が床面に存在する開口(貫通孔や凹部等)に従動輪用前方落下防止センサ19に検知され難い向き、例えば左右斜め前方から近づいた場合に、ロボット本体2の重心Gが開口位置に近づく前にいずれかの駆動輪用前方落下防止センサ20aにより検知可能となる。これにより、ロボット本体2の重心Gが開口位置に近づいた不安定な状態(例えばロボット本体2が開口内に大きくはみ出した状態)となることはなく、落下事故を未然に防止することができる。   In this way, by disposing the drive wheel front fall prevention sensor 20a, the direction in which the cleaning robot 1 is difficult to be detected by the driven wheel front fall prevention sensor 19 in the opening (through hole, concave portion, etc.) existing on the floor surface, For example, when approaching from diagonally left and right, it can be detected by any of the drive wheel front fall prevention sensors 20a before the center of gravity G of the robot body 2 approaches the opening position. This prevents the center of gravity G of the robot body 2 from approaching the opening position in an unstable state (for example, the state in which the robot body 2 largely protrudes into the opening) and prevents a fall accident.

ロボット制御部50は、従動輪用前方落下防止センサ19、駆動輪用前方落下防止センサ20a及び駆動輪用後方落下防止センサ20bのいずれかがON状態を検知すると、ロボット本体2の進行方向への走行動作を停止させ、駆動輪6の駆動方向を転換させることが好ましい。これにより、清掃ロボット1の進行方向前方若しくは後方に開口(貫通孔、凹部等)が存在するため、走行動作を一旦停止させて駆動輪6の駆動方向を転換することで落下事故を未然に防止することができる。   When any one of the driven wheel front fall prevention sensor 19, the drive wheel front fall prevention sensor 20a, and the drive wheel rear fall prevention sensor 20b detects the ON state, the robot control unit 50 moves the robot body 2 in the traveling direction. It is preferable to stop the traveling operation and change the drive direction of the drive wheels 6. As a result, there are openings (through holes, recesses, etc.) in the front or rear of the traveling direction of the cleaning robot 1, so that the traveling operation is temporarily stopped and the drive direction of the drive wheels 6 is changed to prevent a fall accident. can do.

また、ロボット制御部50は、少なくとも従動輪用前方落下防止センサ19及び駆動輪用前方落下防止センサ20aのいずれかと駆動輪用後方落下防止センサ20bが共にON状態を検知すると、ロボット本体2の進行方向への動作(駆動輪用モータ7)を停止させ、ブラシ駆動モータ11(図5参照)を停止させて清掃動作を中止する。
このように、ロボット本体2の前進方向及び後退方向の落下防止センサが共にON状態となると、誤検知を生ずる床面状態、例えば、床面が光沢の大きい床材(例えば光沢金属材、光沢樹脂材等)であって、乱反射して落下防止センサの出力が小さくなる場合や、ロボット本体2の前後方向共に段差等が迫った危険な状態等の異常事態と判断される。
ロボット制御部50はこのような異常事態を検知すると、ロボット本体2の走行を停止させて清掃動作を中止することで、開口等が存在しないにもかかわらず落下防止センサ19,20a,20bの誤検知による回避動作を繰り返すなどの誤動作が発生することはなく、ロボット本体2の段差下等への落下も未然に防ぐことができ、フェイルセーフ機能を持たせることができる。
Further, the robot controller 50 advances the robot body 2 when at least one of the driven wheel front fall prevention sensor 19 and the drive wheel front fall prevention sensor 20a and the drive wheel rear fall prevention sensor 20b are both ON. Direction operation (driving wheel motor 7) is stopped and brush driving motor 11 (see FIG. 5) is stopped to stop the cleaning operation.
In this way, when both the fall prevention sensors for the forward movement direction and the backward movement direction of the robot body 2 are turned on, a floor surface condition that causes an erroneous detection, for example, a floor material having a large gloss (for example, a gloss metal material, a gloss resin) It is determined to be an abnormal situation such as a dangerous situation in which the output of the fall prevention sensor becomes small due to irregular reflection and the front and rear directions of the robot body 2 are approached by a step or the like.
When the robot control unit 50 detects such an abnormal situation, it stops the traveling of the robot body 2 and stops the cleaning operation, so that the fall prevention sensors 19, 20a, 20b are erroneous even though there is no opening or the like. It is possible to prevent the robot body 2 from falling down a step or the like without causing a malfunction such as repeating the avoidance operation by the detection, and to provide a fail-safe function.

図2に示すように、清掃ロボット1は、ロボット本体2の後方上面部に操作部21を備えている。図5に示すように操作部21は、各種操作キーが設けられた操作パネル21a及び有線リモコン装置21bを備え、いずれも例えば電源スイッチ、自動運転ボタン、非常停止ボタン、走行停止ボタン、或いは手動操作する場合の移動速度や移動方向などの各種入力情報が入力できるようになっている。操作部21の入力情報は、後述するロボット制御部50へ送信される。   As shown in FIG. 2, the cleaning robot 1 includes an operation unit 21 on the rear upper surface of the robot body 2. As shown in FIG. 5, the operation unit 21 includes an operation panel 21a provided with various operation keys and a wired remote control device 21b, each of which has, for example, a power switch, an automatic operation button, an emergency stop button, a travel stop button, or a manual operation. Various input information such as moving speed and moving direction can be input. The input information of the operation unit 21 is transmitted to the robot control unit 50 described later.

図5に示すように、清掃ロボット1は、表示部22を備えている。表示部22は清掃ロボット1の状態(電源ON/OFF、バッテリー充電状態、走行状態、待機状態、フィルタ目詰まり状態、センサ検知異常状態、非常停止状態等)を点灯の有無、発光色、点灯若しくは点滅で報知する表示灯22a、清掃ロボット1が走行中であることを音により報知するメロディスピーカ22bを備えている。表示灯22aは、図1(a)、図2に示すように、有線リモコン装置21bと並んでロボット本体2の後方上面部に設けられている。   As shown in FIG. 5, the cleaning robot 1 includes a display unit 22. The display unit 22 indicates whether or not the state of the cleaning robot 1 (power ON / OFF, battery charging state, running state, standby state, filter clogging state, sensor detection abnormal state, emergency stop state, etc.) is lit, emission color, lighting or It is provided with a blinking indicator light 22a and a melody speaker 22b for notifying by sound that the cleaning robot 1 is traveling. As shown in FIGS. 1A and 2, the indicator light 22a is provided on the rear upper surface of the robot body 2 along with the wired remote controller 21b.

図2に示すように清掃ロボット1は、リチウムイオンバッテリー24を備えている。図5に示すように、リチウムイオンバッテリー24は、コンセントを商用電源AC100Vに接続して充電器23を介して充電可能となっている。ロボット制御部50は、マイクロコンピュータを備えており、清掃ロボット1の清掃動作や走行動作を制御するCPUや、各種動作プログラムを格納したROM、入力情報を一時記憶したり、動作プログラムを読みだしたりするCPUのワークエリアとして使用されるRAM等の記憶部などを有している。   As shown in FIG. 2, the cleaning robot 1 includes a lithium ion battery 24. As shown in FIG. 5, the lithium-ion battery 24 can be charged via the charger 23 by connecting the outlet to the commercial power supply AC100V. The robot control unit 50 includes a microcomputer, a CPU that controls the cleaning operation and traveling operation of the cleaning robot 1, a ROM that stores various operation programs, a temporary storage of input information, and a reading of the operation programs. It has a storage unit such as a RAM used as a work area of the CPU.

ロボット制御部50には、操作部21からの入力情報、各種センサ(測域センサ15a、超音波センサ16、リミットスイッチ17、バンパーセンサ18(省略可)、従動輪用前方落下防止センサ19,駆動輪用前方落下防止センサ20a, 駆動輪用後方落下防止センサ20b)からの検知信号が入力される。超音波センサ16a〜16cの検知信号は、マイコンボード25(microcontroller Board)を介してロボット制御部50へ送信される。マイコンボード25には、マイクロコンピュータと入出力回路などの周辺回路が1枚の基板に搭載されている。また、ロボット制御部50からは、ブラシ駆動モータ11、駆動輪用モータ7a,7b、上下首振りモータ15cに駆動信号を出力し、表示部22(表示灯22a、メロディスピーカ22b)に対して清掃ロボット1の動作状態を報知させるべく表示指令信号を出力する。また、ロボット制御部50は、マイコンボード25を介して超音波センサ16a〜16cの故障を検知すると、各駆動部に停止信号を出力して清掃ロボット1の清掃動作を中止させる。また、後述するようにマイコンボード25は、超音波センサ16a〜16cから異常出力信号を受信したとき、超音波センサ16a〜16cの電源を一旦OFF状態にしてから再度ON状態に戻す再起動させるようになっている。   The robot control unit 50 includes input information from the operation unit 21, various sensors (range sensor 15a, ultrasonic sensor 16, limit switch 17, bumper sensor 18 (can be omitted), driven wheel front fall prevention sensor 19, drive Detection signals from the wheel front fall prevention sensor 20a and the drive wheel rear fall prevention sensor 20b) are input. The detection signals of the ultrasonic sensors 16a to 16c are transmitted to the robot controller 50 via the microcomputer board 25 (microcontroller board). The microcomputer board 25 has a microcomputer and peripheral circuits such as input / output circuits mounted on one board. Further, the robot control unit 50 outputs a drive signal to the brush drive motor 11, the drive wheel motors 7a and 7b, and the vertical swing motor 15c to clean the display unit 22 (indicator light 22a, melody speaker 22b). A display command signal is output to notify the operation state of the robot 1. When the robot control unit 50 detects a failure of the ultrasonic sensors 16a to 16c via the microcomputer board 25, it outputs a stop signal to each drive unit to stop the cleaning operation of the cleaning robot 1. Further, as will be described later, when the microcomputer board 25 receives an abnormal output signal from the ultrasonic sensors 16a to 16c, the microcomputer boards 25 are restarted by temporarily turning off the power sources of the ultrasonic sensors 16a to 16c and then turning them on again. It has become.

図11の左グラフ図は、超音波センサ単体から一定距離に障害物を配置した状態で環境温度を急変させた場合の実験データであり、超音波センサの出力異常を意図的に発生させたものである。図11の右グラフ図は、上記実験においてマイコンボードを追加してセンサ温度異常検知による再起動を伴う出力電圧値の時間変化を示す。
図11左グラフ図は、環境温度の変化に対する超音波センサ16a〜16c出力電圧の時間変化が表示されている。環境温度が急変するとセンサ出力値が異常に低下することがわかる。
そこで、マイコンボード25は、いずれかの超音波センサ16a〜16cの超音波信号の出力電圧値が、図11の左グラフ図に示す上限値(例えば2.5V)を超えるか若しくは下限値(例えば0.05V)を下回った場合には、センサ故障と判断し、ロボット制御部50は駆動輪用モータ7の駆動を停止させ、自動運転を停止させる。尚、上限値以下のセンサ測定範囲外となる所定出力範囲では障害物検知がOFF状態となる。
また、上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内で所定値(例えば0.08V)以下に低下した場合に、センサ温度異常と判断し、マイコンボード25は超音波センサ16a〜16cの電源を一旦OFF状態にしてから再度ON状態に戻す再起動させる。この所定値は、使用するセンサや使用環境などにより異なる。図11の右グラフ図に示すように、センサ再起動後は、環境温度が急変しても、センサが不活になる時間が2〜3秒に抑えられ、マイコンボード25の出力値が安定しており、センサが誤動作しないことがわかる。
The graph on the left side of FIG. 11 is experimental data when the environmental temperature is suddenly changed in a state where an obstacle is arranged at a certain distance from the ultrasonic sensor alone, and an abnormal output of the ultrasonic sensor is intentionally generated. Is. The graph on the right side of FIG. 11 shows a change over time in the output voltage value accompanied by restarting due to the detection of a sensor temperature abnormality by adding the microcomputer board in the above experiment.
The left graph of FIG. 11 shows the time change of the output voltage of the ultrasonic sensors 16a to 16c with respect to the change of the environmental temperature. It can be seen that the sensor output value drops abnormally when the environmental temperature changes suddenly.
Therefore, the microcomputer board 25 causes the output voltage value of the ultrasonic signal of any of the ultrasonic sensors 16a to 16c to exceed the upper limit value (for example, 2.5 V) shown in the left graph of FIG. If it is less than 0.05 V), it is determined that the sensor has failed, and the robot control unit 50 stops the driving of the drive wheel motor 7 and stops the automatic operation. It should be noted that obstacle detection is in an OFF state in a predetermined output range outside the sensor measurement range equal to or lower than the upper limit value.
Further, when the temperature falls below a predetermined value (for example, 0.08 V) within the sensor detection range defined by the upper limit value and the lower limit value, it is determined that the sensor temperature is abnormal, and the microcomputer board 25 causes the ultrasonic sensors 16a to 16c to supply power. Is turned off and then turned back on again to restart. This predetermined value varies depending on the sensor used, the environment used, and the like. As shown in the graph on the right side of FIG. 11, after the sensor is restarted, even if the environmental temperature suddenly changes, the time during which the sensor becomes inactive is suppressed to 2-3 seconds, and the output value of the microcomputer board 25 becomes stable. It can be seen that the sensor does not malfunction.

このように、清掃ロボット1が動作中に環境温度が急変した場合、超音波センサ16a〜16cの出力電圧異常が発生することがある。このとき、超音波信号の出力値が上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合には、マイコンボード25は、超音波センサ16a〜16cの電源を一旦OFF状態にしてから再度ON状態に戻す再起動させることで安全性を担保することができる。   As described above, when the environmental temperature suddenly changes during the operation of the cleaning robot 1, the output voltage abnormality of the ultrasonic sensors 16a to 16c may occur. At this time, if the output value of the ultrasonic signal falls below a predetermined value within the sensor detection range defined by the upper limit value and the lower limit value, the microcomputer board 25 once turns off the power source of the ultrasonic sensors 16a to 16c. The safety can be secured by restarting after returning to the ON state after returning to the ON state.

尚、ロボット制御部50の障害物判定角度は、上下方向首振り角度となっており、CPUのデータ処理能力に応じてレーザーセンサ出力値を間引いたり、レーザーセンサの走査時間を判定頻度より少なくしたりして計算負荷低減を図っている。   The obstacle determination angle of the robot control unit 50 is the vertical swinging angle, and the laser sensor output value is thinned according to the data processing capacity of the CPU or the scanning time of the laser sensor is set to be less than the determination frequency. I try to reduce the calculation load.

ロボット制御部50は、物体の種類を次のように推定して、物体が障害物か否かを判定する。例えば、物体が上下方向に30°〜−40°の角度範囲における全ての範囲において略同等の距離で検知されている場合には、物体は壁であり障害物であると推定可能である。
また、物体が上記上下方向の角度範囲における一定の小さな範囲の高さにおいてのみ検知されて、水平方向における他の角度においても同じ一定範囲の高さに物体が検知された場合には、空中に幅の小さな物体が水平方向に延在して位置しており、この物体はコーンバー、すなわち回避すべき障害物であると推定可能である。
更に、物体が上記上下方向の角度範囲におけるある一定の角度よりも上方全てにおいて検知されてはいるが、この物体は清掃ロボット1の全高よりも高い位置に位置すると判断される場合には、これは実際には障害物ではなく、その下方を清掃可能であると判断してもよい。
The robot controller 50 estimates the type of object as follows and determines whether the object is an obstacle. For example, when an object is detected at a substantially equal distance in the entire vertical range of 30 ° to −40 °, it can be estimated that the object is a wall and an obstacle.
Further, when an object is detected only at a certain small range height in the vertical angle range, and the object is also detected at the same certain range height at other angles in the horizontal direction, it is detected in the air. An object with a small width is located horizontally, and it can be presumed that this object is a cone bar, that is, an obstacle to be avoided.
Further, when the object is detected at a position above a certain angle in the vertical angle range, but when it is determined that the object is located at a position higher than the entire height of the cleaning robot 1, May actually be an obstacle, and it may be determined that the area below it can be cleaned.

ロボット制御部50は、距離計測装置15及び/又は超音波センサ16a〜16cから障害物の方向及び距離情報を受信すると、これらの計測結果を基に、障害物を回避するように進行方向を決定する。尚、障害物として判定した物体が存在しない場合においては、直進するように指示する。   When the robot controller 50 receives the direction and distance information of the obstacle from the distance measuring device 15 and / or the ultrasonic sensors 16a to 16c, the robot controller 50 determines the traveling direction so as to avoid the obstacle based on these measurement results. To do. If there is no object determined to be an obstacle, the vehicle is instructed to go straight.

障害物として判定した物体が存在する場合には、ロボット制御部50は例えば次のように清掃ロボット1の進行方向を決定する。直進方向から右方向距離と、左方向距離が等しい場合においては、清掃ロボット1がコーンバー、壁等の障害物に対して、直交するように接近していると判断し、左右いずれかに曲がって障害物を回避するように指示する。   When there is an object determined as an obstacle, the robot controller 50 determines the traveling direction of the cleaning robot 1 as follows, for example. When the rightward distance and the leftward distance from the straight traveling direction are equal, it is determined that the cleaning robot 1 is approaching an obstacle such as a cone bar or a wall at a right angle, and the cleaning robot 1 bends to the left or right. Instruct to avoid obstacles.

また、障害物に対する直進方向から右方向距離が、左方向距離よりも短くなっている場合においては、ロボット制御部50は清掃ロボット1が障害物に対して、斜め方向右側から接近していると判断し、左側に曲がって障害物を回避するように指示する。逆に、直進方向から右方向距離が、左方向距離よりも長くなっている場合においては、ロボット制御部50は、清掃ロボット1が障害物に対して、斜め方向左側から接近していると判断し、右側に曲がって障害物を回避するように、指示する。
このように、障害物に対して斜め方向から接近していると判断した場合においては、ロボット制御部50は、左右何れかのうち鈍角に曲がることにより障害物を回避可能な方向に曲がって障害物を回避するように指示する。尚、上記制御動作は、リミットスイッチ17の検知結果を合わせて行ってもよい。
また、第一,第二落下防止センサ19,20が、進行方向の床面Fに開口(貫通孔、凹部等)を検知した場合には、ロボット制御部50は、清掃ロボット1をその場で停止させて、駆動輪6の回転を逆転させてロボット本体2を後退させる。
When the distance to the right of the obstacle from the straight direction is shorter than the distance to the left, the robot controller 50 determines that the cleaning robot 1 is approaching the obstacle from the diagonally right side. Make a decision and turn left to instruct you to avoid obstacles. On the contrary, when the rightward distance from the straight traveling direction is longer than the leftward distance, the robot control unit 50 determines that the cleaning robot 1 is approaching the obstacle from the diagonally left side. Then turn to the right and instruct you to avoid obstacles.
As described above, when it is determined that the obstacle is approaching from an oblique direction, the robot control unit 50 bends in an obtuse angle on either the left or the right to bend the obstacle in a direction in which the obstacle can be avoided. Instruct them to avoid things. The above control operation may be performed by combining the detection result of the limit switch 17.
Further, when the first and second fall prevention sensors 19 and 20 detect an opening (through hole, concave portion, etc.) on the floor surface F in the traveling direction, the robot control unit 50 causes the cleaning robot 1 to be on the spot. After stopping, the rotation of the drive wheels 6 is reversed to retract the robot body 2.

ロボット制御部50は、一定の速度で回転ブラシ10を回転させるように、ブラシ駆動モータ11の駆動を制御する。また、ロボット制御部50は、各種センサにより検知された障害物、吊り孔や開口の有無により、右側駆動輪用モータ7a及び左側駆動輪用モータ7bの各々に対し回転方向、回転量を制御することで、清掃ロボット1の直進、後退及び旋回動作を切り替え制御する。操作部21から、作業者によって入力された移動方向指示を受信した場合には、操作部21から受信した移動方向指示を優先させ、移動方向指示に基づいて、右側駆動輪用モータ7a及び左側駆動輪用モータ7bの各々に対し、回転量を制御する。   The robot controller 50 controls the drive of the brush drive motor 11 so as to rotate the rotary brush 10 at a constant speed. Further, the robot control unit 50 controls the rotation direction and the rotation amount of each of the right-side drive wheel motor 7a and the left-side drive wheel motor 7b depending on the presence or absence of an obstacle, a hanging hole, or an opening detected by various sensors. As a result, the cleaning robot 1 is controlled to switch between the straight movement, the backward movement, and the turning movement. When the movement direction instruction input by the operator is received from the operation unit 21, the movement direction instruction received from the operation unit 21 is prioritized, and the right drive wheel motor 7a and the left drive are driven based on the movement direction instruction. The amount of rotation is controlled for each of the wheel motors 7b.

ロボット制御部50は、距離計測装置15の測域センサ15aの上下動範囲を上下首振りモータ15cの回転範囲を変更することで、レーザー光の出射角度を左右方向及び上下方向に変化させることができる。より具体的には、ロボット制御部50は、距離計測装置15を上下方向に回動させて向きを変え、距離計測装置15からのレーザー光の出射角度を、図4に示される下限位置(下方回転角θ2)と上限位置(上方回転角θ1)の間で、上下方向に変化させるように、上下首振りモータ15cを駆動制御する。表示部22は、操作部21によって入力された各種入力情報及び距離計測装置15によって検知された物体に関する情報等を受信し、表示灯22aに点灯表示させたりメロディスピーカ22bに出力させたりして清掃ロボット1の状態表示を行なう。   The robot control unit 50 can change the emission angle of the laser light in the horizontal direction and the vertical direction by changing the vertical movement range of the range sensor 15a of the distance measuring device 15 and the rotation range of the vertical swing motor 15c. it can. More specifically, the robot control unit 50 rotates the distance measuring device 15 in the vertical direction to change the direction, and the emission angle of the laser light from the distance measuring device 15 is set to the lower limit position (lower position) shown in FIG. The vertical swing motor 15c is drive-controlled so as to be changed in the vertical direction between the rotation angle θ2) and the upper limit position (upper rotation angle θ1). The display unit 22 receives various input information input by the operation unit 21, information about an object detected by the distance measuring device 15, and the like, and causes the display lamp 22a to light up the display or output to the melody speaker 22b for cleaning. The state of the robot 1 is displayed.

ここで、超音波センサ16a〜16cの出力異常が発生した場合の、マイコンボード25及びロボット制御部50の制御動作の一例について、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。清掃ロボット1の電源がON状態となるとマイコンボード25が起動し超音波センサ16a〜16cが起動する(ステップS1,S2)。
超音波センサ16a〜16cは、図4に示す距離計測装置15と同様に前方測定範囲内に存在する障害物の有無を検知する。このとき、水平姿勢から上向きに超音波を発信するため、床面Fより所定高さH(例えば50mm程度)の仮想面Eより高さが低い乗り越え可能な段差等の障害物を検知しないようになっている。
Here, an example of the control operation of the microcomputer board 25 and the robot control unit 50 when the output abnormality of the ultrasonic sensors 16a to 16c occurs will be described based on the flowchart shown in FIG. When the power of the cleaning robot 1 is turned on, the microcomputer board 25 is activated and the ultrasonic sensors 16a to 16c are activated (steps S1 and S2).
The ultrasonic sensors 16a to 16c detect the presence / absence of an obstacle existing in the front measurement range similarly to the distance measuring device 15 shown in FIG. At this time, since ultrasonic waves are transmitted upward from the horizontal posture, obstacles such as steps that can be crossed and are lower than the virtual plane E having a predetermined height H (for example, about 50 mm) from the floor F are not detected. Is becoming

マイコンボード25は、超音波センサ16a〜16cの出力電圧値が故障に相当する異常値を検知したか否か(例えば上限出力値2.5Vを超えているか下限出力値0.05Vを下回っているか否か)を判断する(ステップS3)。異常値を検知した場合には、センサ故障と判断し、ロボット制御部50を通じて駆動輪用モータ7を停止して清掃動作を中止し、表示部22(表示灯22a、メロディスピーカ22b)に対して異常信号を送信して清掃ロボット1の動作状態を報知させる(ステップS4)。超音波センサ16a〜16cの出力電圧値が故障に相当する異常値を検知しない場合には、表示部22に対する異常信号はOFFしたまま清掃動作を続行する(ステップS5)。   The microcomputer board 25 determines whether or not the output voltage values of the ultrasonic sensors 16a to 16c detect an abnormal value corresponding to a failure (for example, whether the output value exceeds the upper limit output value 2.5V or the lower limit output value 0.05V). It is determined (step S3). When an abnormal value is detected, it is determined that the sensor has failed, the driving wheel motor 7 is stopped through the robot control unit 50 to stop the cleaning operation, and the display unit 22 (indicator light 22a, melody speaker 22b) is stopped. An abnormal signal is transmitted to inform the operating state of the cleaning robot 1 (step S4). When the output voltage values of the ultrasonic sensors 16a to 16c do not detect the abnormal value corresponding to the failure, the cleaning operation is continued with the abnormal signal to the display unit 22 kept OFF (step S5).

次に、マイコンボード25は、超音波センサ16a〜16cに温度異常が発生しているか否かを判断する(ステップS6)。具体的には、超音波センサ16a〜16cの出力電圧値が、上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内(例えば0.05V〜2.5V)であるが所定出力電圧値(例えば0.08V)を下回った場合には、温度異常が発生したと判断する。このとき、マイコンボード25は、超音波センサ16a〜16cの電源を一旦OFF状態してから再度ON状態に戻す再起動を実行する(ステップS7:図6参照)。尚、再起動動作中も清掃動作は続行される。超音波センサ16a〜16cの出力電圧値が、センサ検知範囲内であって、所定出力電圧値(例えば0.08V)を上回っている場合には、そのまま清掃ロボット1は清掃動作を続行し超音波センサ16a〜16cを動作させて超音波出力を行って以下の障害物の検知動作を行う。   Next, the microcomputer board 25 determines whether or not a temperature abnormality has occurred in the ultrasonic sensors 16a to 16c (step S6). Specifically, the output voltage values of the ultrasonic sensors 16a to 16c are within the sensor detection range defined by the upper limit value and the lower limit value (for example, 0.05V to 2.5V), but the predetermined output voltage value (for example, 0 If it is less than 0.08 V), it is determined that a temperature abnormality has occurred. At this time, the microcomputer board 25 restarts the power source of the ultrasonic sensors 16a to 16c once turned off and then turned on again (step S7: see FIG. 6). The cleaning operation is continued during the restart operation. When the output voltage values of the ultrasonic sensors 16a to 16c are within the sensor detection range and are higher than the predetermined output voltage value (for example, 0.08V), the cleaning robot 1 continues the cleaning operation as it is and the ultrasonic waves are transmitted. The sensors 16a to 16c are operated to output ultrasonic waves, and the following obstacle detection operation is performed.

マイコンボード25は、いずれかの超音波センサ16a〜16cが障害物を検知したか否かを判断する(ステップS8)。障害物を検知した場合には障害物検知信号がONとなってロボット制御部50へ出力される(ステップS9)。ロボット制御部50は、障害物を検知した場合には、前述した清掃ロボット1の回避動作を実行する。また、マイコンボード25は、障害物を検知しない場合或いは測定範囲外では、障害物検知信号がOFFとなって異常なしと判断し、ステップS3以降の検知動作を繰り返す。
このように、清掃ロボット1が清掃動作中に環境温度が急変した場合、超音波センサ16a〜16cの出力値異常が発生することがある。このとき、超音波信号の出力値が上限値と下限値で規定されるセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、マイコンボード25は超音波センサ16a〜16cの電源を一旦OFF状態にしてから再度ON状態に戻す再起動を行うことで安全性を担保することができる。
The microcomputer board 25 determines whether any of the ultrasonic sensors 16a to 16c has detected an obstacle (step S8). When an obstacle is detected, the obstacle detection signal is turned on and output to the robot controller 50 (step S9). The robot control unit 50 executes the above-described avoiding operation of the cleaning robot 1 when an obstacle is detected. If the obstacle is not detected or if the obstacle is outside the measurement range, the microcomputer board 25 determines that the obstacle detection signal is OFF and that there is no abnormality, and repeats the detection operation from step S3.
As described above, if the environmental temperature changes suddenly during the cleaning operation of the cleaning robot 1, abnormal output values of the ultrasonic sensors 16a to 16c may occur. At this time, when the output value of the ultrasonic signal falls below a predetermined value within the sensor detection range defined by the upper limit value and the lower limit value, the microcomputer board 25 once turns off the power sources of the ultrasonic sensors 16a to 16c. The safety can be secured by restarting after returning to the ON state after the start.

次に、清掃ロボット1の清掃動作例について説明する。作業者が、操作部21に対して電源をONして清掃開始を指示することにより、処理が開始される。清掃ロボット1は停止した状態で、距離計測装置15が、清掃ロボット1の直進方向を基点として、水平方向に−90°〜90°、上下方向に−40°〜30°の角度範囲における、距離計測装置15から500mm以内の空間に位置する物体を検知可能な状態となる。また、超音波センサ16a〜16cが起動して所定測定距離以内の物体を検知可能な状態となる。以降、ロボット制御部50の表示灯22aが点灯し、距離計測装置15によって検知された物体に関する情報を、表示灯22aやメロディスピーカ22bを通じて表示する。   Next, an example of the cleaning operation of the cleaning robot 1 will be described. The process is started when the worker turns on the power to the operation unit 21 and gives an instruction to start cleaning. With the cleaning robot 1 stopped, the distance measuring device 15 measures the distance in an angle range of −90 ° to 90 ° in the horizontal direction and −40 ° to 30 ° in the vertical direction with the straight traveling direction of the cleaning robot 1 as a base point. An object located within a space of 500 mm from the measuring device 15 can be detected. In addition, the ultrasonic sensors 16a to 16c are activated so that an object within a predetermined measurement distance can be detected. After that, the indicator light 22a of the robot controller 50 is turned on, and the information regarding the object detected by the distance measuring device 15 is displayed through the indicator light 22a and the melody speaker 22b.

ロボット制御部50は、ブラシ駆動モータ11を駆動制御し、一定の速度で回転させる。同時に右側駆動輪用モータ7a及び左側駆動輪用モータ7bを同一の回転量で作動させることで、清掃ロボット1を直進させる。清掃ロボット1は床面を清掃しながら直進走行して障害物の有無を検知する。   The robot controller 50 drives and controls the brush drive motor 11 to rotate the brush drive motor 11 at a constant speed. At the same time, the cleaning robot 1 is moved straight by operating the right driving wheel motor 7a and the left driving wheel motor 7b with the same amount of rotation. The cleaning robot 1 runs straight while cleaning the floor surface to detect the presence or absence of obstacles.

具体的には、ロボット制御部50が、距離計測装置15、超音波センサ16a〜16cから送信された情報を受信し、図4に示すように、水平方向に−90°〜90°の角度範囲及び上下方向に−40°〜30°における物体の情報を抽出する。ロボット制御部50は、前述したように抽出された各物体が障害物であるか否かを判定する。障害物の存在が検知されなければ、右側駆動輪用モータ7a及び左側駆動輪用モータ7bを同一の回転量で作動させることで、清掃ロボット1を直進させる。このとき、ロボット制御部50は測域センサ15aより検知された床面Fより所定高さH(例えば50mm程度)の仮想面Eより下方にある障害物を検知対象から除外する。この結果、例えば床面Fからの高さ25mm(敷き鉄板の厚さ)以下の段差を距離計測装置15が検知することはなく、例えば、敷き鉄板の吊り孔が存在し、前輪キャスター5が落ち込んだとてもロボット本体2の底部に設けられたボールキャスター9がロボット本体2を支持し、敷き鉄板どうしの段差や傾斜部が進行方向斜め前方から近づいたとしてもボールキャスター9により段差面に乗り上げ乗り越えるため、ロボット本体2が走行面に接触してロックすることはなく、敷き鉄板の厚さに相当する最大高さ25mm以下の段差を乗り越えて走行しながら清掃動作を継続することができる。   Specifically, the robot control unit 50 receives the information transmitted from the distance measuring device 15 and the ultrasonic sensors 16a to 16c, and as illustrated in FIG. 4, an angle range of −90 ° to 90 ° in the horizontal direction. And the information of the object at −40 ° to 30 ° in the vertical direction is extracted. The robot controller 50 determines whether or not each of the extracted objects is an obstacle as described above. If the presence of an obstacle is not detected, the cleaning robot 1 is moved straight by operating the right-side drive wheel motor 7a and the left-side drive wheel motor 7b at the same rotation amount. At this time, the robot controller 50 excludes an obstacle below the virtual plane E having a predetermined height H (for example, about 50 mm) from the floor surface F detected by the range sensor 15a as a detection target. As a result, for example, the distance measuring device 15 does not detect a step having a height of 25 mm (thickness of the laid iron plate) from the floor surface F or less, and, for example, a hanging hole of the laid iron plate exists and the front wheel caster 5 falls. The ball caster 9 provided at the bottom of the robot body 2 supports the robot body 2, and even if a step or an inclined portion between the iron plates is approached diagonally from the front in the traveling direction, the ball caster 9 rides on the stepped surface to get over. The robot main body 2 does not come into contact with the traveling surface to be locked, and the cleaning operation can be continued while traveling over a step having a maximum height of 25 mm or less corresponding to the thickness of the spread iron plate.

ロボット制御部50は、少なくとも測域センサ15a又は超音波センサ16a〜16cのいずれかから障害物検知の情報が送信された場合は、計測結果を基に、障害物を回避するように進行方向を決定する。例えば、障害物に対する、直進方向右側の距離が、左側の距離よりも短くなっている場合においては、清掃ロボット1が障害物に対して、斜め方向右側から接近していると判断し、左側に曲がって障害物を回避するように、走行動作を制御する。具体的には、左側駆動輪用モータ7bの回転量より右側駆動輪用モータ7aの回転量を増やすことにより清掃ロボット1を左旋回させて方向転換させ、障害物を回避する。   When the obstacle detection information is transmitted from at least one of the range sensor 15a or the ultrasonic sensors 16a to 16c, the robot control unit 50 determines the traveling direction based on the measurement result so as to avoid the obstacle. decide. For example, when the distance to the right of the obstacle in the straight-ahead direction is shorter than the distance to the left, it is determined that the cleaning robot 1 is approaching the obstacle from the diagonally right side, and the cleaning robot 1 moves to the left side. Control the running motion so as to bend and avoid obstacles. Specifically, by increasing the rotation amount of the right-side drive wheel motor 7a from the rotation amount of the left-side drive wheel motor 7b, the cleaning robot 1 is turned to the left to change direction and avoid obstacles.

また、ロボット制御部50は、従動輪用前方落下防止センサ19、駆動輪用前方落下防止センサ20a及び駆動輪用後方落下防止センサ20bのいずれかがON状態を検知すると、ロボット本体2の進行方向への走行動作を停止させ、駆動輪6の駆動方向を転換させることが好ましい。これにより、清掃ロボット1の進行方向前方若しくは後方に開口又は孔等が存在するため、走行動作を一旦停止させて右側駆動輪用モータ7a及び左側駆動輪用モータ7bを逆回転させて清掃ロボット1を後退させ落下事故を未然に防止することができる。   Further, the robot control unit 50 detects the ON state of any of the driven wheel front fall prevention sensor 19, the drive wheel front fall prevention sensor 20a, and the drive wheel rear fall prevention sensor 20b, and detects the ON state of the robot body 2. It is preferable to stop the traveling operation to and change the drive direction of the drive wheels 6. As a result, there are openings, holes, etc. in the front or rear of the cleaning robot 1 in the traveling direction, so that the traveling operation is temporarily stopped and the right drive wheel motor 7a and the left drive wheel motor 7b are rotated in the reverse direction to clean the cleaning robot 1. Can be retracted to prevent a fall accident.

また、ロボット制御部50は、少なくとも従動輪用前方落下センサ19若しくは駆動輪用前方落下防止センサ20aのいずれかと駆動輪用後方落下防止センサ20bが共にON状態となると、駆動輪用モータ7、ブラシ駆動モータ11の駆動を停止させて清掃動作を中止する。このように、ロボット本体2の前進方向及び後退方向の落下防止センサが共にON状態となると、誤検知を生ずる床面状態、例えば、床面が光沢の大きい床材(例えば光沢金属材、光沢樹脂材等)であって、乱反射して落下防止センサ19,20a,20bの出力が小さくなる場合や、ロボット本体2の前後方向共に段差等が迫った異常事態と判断される。
このような異常事態を検知すると、ロボット本体2の走行を停止させて清掃動作を中止することで、開口等が存在しないにもかかわらず誤検知による回避動作を繰り返すなどの誤動作が発生することはなく、ロボット本体2の段差下等への落下も未然に防ぐことができ、フェイルセーフ機能を持たせることができる。
Further, the robot control unit 50, when at least either the driven wheel front drop sensor 19 or the drive wheel front fall prevention sensor 20a and the drive wheel rear fall prevention sensor 20b are turned on, the drive wheel motor 7, the brush, and the brush. The drive of the drive motor 11 is stopped to stop the cleaning operation. In this way, when both the fall prevention sensors for the forward movement direction and the backward movement direction of the robot body 2 are turned on, a floor surface condition that causes an erroneous detection, for example, a floor material having a large gloss (for example, a gloss metal material, a gloss resin) If the output of the fall prevention sensors 19, 20a, 20b becomes small due to irregular reflection, or if there is a step difference in the front-rear direction of the robot body 2, it is determined to be an abnormal situation.
When such an abnormal situation is detected, the traveling of the robot body 2 is stopped and the cleaning operation is stopped, so that an erroneous operation such as repeated avoidance operation due to erroneous detection does not occur even though there is no opening or the like. In addition, it is possible to prevent the robot body 2 from falling down a step or the like, and to provide a fail-safe function.

ロボット制御部50は、予め設定された一定の時間が処理開始から経過した時点で、清掃が完了したと判断する。清掃が完了したと判断した場合には、処理を終了して清掃ロボット1の自動運転停止を停止する。このとき清掃ロボット1の電源はON状態にあるので、充電場所への移動やレンタル回収用の移動等必要に応じて手動運転することができる。清掃が完了していないと判断した場合には、清掃動作及び障害物検知処理を繰り返す。尚、リチウムイオンバッテリー24の容量が例えば残り20%以下となった場合に清掃動作を停止するようにしてもよい。これにより、節電により可能な限り長い時間、清掃することが可能となる。   The robot control unit 50 determines that the cleaning is completed at the time when a preset fixed time has elapsed from the start of the process. When it is determined that the cleaning is completed, the processing is ended and the automatic operation stop of the cleaning robot 1 is stopped. At this time, since the power of the cleaning robot 1 is in the ON state, the cleaning robot 1 can be manually operated as needed, such as moving to a charging place or moving for rental collection. If it is determined that the cleaning is not completed, the cleaning operation and the obstacle detection process are repeated. The cleaning operation may be stopped when the capacity of the lithium-ion battery 24 becomes, for example, 20% or less. As a result, it becomes possible to perform cleaning as long as possible by saving power.

上述したように、ロボット制御部50は、測域センサ15aによる反射光から得られる検知信号のうち床面から所定高さで形成される仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することで、走行手段により乗り越え可能な所定高さの障害物(段差部や傾斜部等)を逐一回避動作することなく清掃作業を継続することができる。   As described above, the robot control unit 50 excludes, from the detection target, an area whose height is lower than the virtual plane E formed at a predetermined height from the floor surface in the detection signal obtained from the reflected light from the range sensor 15a. By determining the presence / absence of the obstacle, the cleaning work can be continued without performing the avoiding operation for each obstacle (stepped portion, inclined portion, etc.) having a predetermined height that can be overcome by the traveling means.

また、平坦な床面Fに連続して傾斜角δで傾斜する床面F´がロボット本体2の手前側より前方方向に連続していたとしても、平坦な仮想面E1とこれに傾斜角δで連なる仮想面E2より高さが低いエリアを検知対象より外しているため、走行手段の登坂能力の範囲で傾斜面を乗り越えて清掃作業を継続することができる。傾斜角δの値は、走行手段の登坂能力との関係で任意に設定することができる。   Further, even if the floor surface F'which is continuously inclined to the flat floor surface F with the inclination angle δ is continuous in the front direction from the front side of the robot body 2, the flat virtual surface E1 and the inclination angle δ are formed. Since an area having a height lower than the virtual surface E2 continuous with is excluded from the detection target, the cleaning work can be continued by overcoming the inclined surface within the range of the climbing capability of the traveling means. The value of the inclination angle δ can be arbitrarily set in relation to the climbing ability of the traveling means.

以上説明したように、建設現場等における床面Fに存在する多様な障害物を広くかつ死角の少ない検知を可能とし、乗り越え可能な所定高さの障害物を障害物とみなさないことで清掃動作を継続でき、また環境温度に依存する超音波センサ16の誤検知を防止した清掃ロボット1を提供することができる。   As described above, it is possible to detect a wide variety of obstacles existing on the floor surface F in a construction site or the like with a small blind spot, and to avoid an obstacle of a predetermined height that can be crossed over as an obstacle, thereby performing a cleaning operation. It is possible to provide the cleaning robot 1 in which the cleaning robot 1 can be continued and the false detection of the ultrasonic sensor 16 depending on the environmental temperature is prevented.

なお、本発明の清掃ロボット1は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の様々な変形例が考えられる。例えば、上記実施形態においては、ゴミ等は回転ブラシ10で絡め捕られた後にホッパ12内に格納されるのみであるが、真空モータを設置してゴミ等を吸引するようにしてもよい。   The cleaning robot 1 of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modified examples are possible. For example, in the above-described embodiment, dust and the like are only stored in the hopper 12 after being caught by the rotating brush 10, but a vacuum motor may be installed to suck the dust and the like.

また、上記実施形態においては、距離計測装置15の検知範囲を水平方向に−90°〜90°の角度範囲における物体の情報を、距離計測装置15から受信した情報から抽出しているが、検知可能角度270°の範囲内で他の角度であっても構わない。
また、距離計測装置15は、出射する光が、上方向30°から下方向40°の範囲で上下方向に回動するように制御されているが、回動範囲はこれに限定されるものではなく、距離計測装置15を覆う外側筐体(ロボット本体2)を障害物であると誤って認識しない角度であれば、より大きな他の角度であっても構わない。或いは、距離計測装置15が特定の障害物(例えばコーンバー)検出用の高さ位置に設けられた場合においては、上方向回転角度は30°より小さな値であっても構わない。また、距離計測装置15が計測可能な床面Fからの高さHの仮想面Eは、高さ50mmに限らず、乗り越え可能な障害物の高さに応じてそれより小さくても大きくてもよい。
また、上記実施形態においては、距離計測装置15から出射する光の水平方向の往復頻度は1秒間に1081回であり、距離計測装置15の上下方向の回動頻度は1秒間に1回であったが、他の値であっても構わないのは言うまでもない。
In addition, in the above-described embodiment, the information of the object in the detection range of the distance measuring device 15 in the angle range of −90 ° to 90 ° in the horizontal direction is extracted from the information received from the distance measuring device 15. Other angles may be used within the range of possible angle 270 °.
Further, the distance measuring device 15 is controlled so that the emitted light rotates vertically in the range of 30 ° from the upper direction to 40 ° of the lower direction, but the rotation range is not limited to this. Alternatively, a larger angle may be used as long as the outer casing (robot body 2) covering the distance measuring device 15 is not erroneously recognized as an obstacle. Alternatively, when the distance measuring device 15 is provided at a height position for detecting a specific obstacle (for example, a cone bar), the upward rotation angle may be a value smaller than 30 °. Further, the imaginary plane E having a height H from the floor F that can be measured by the distance measuring device 15 is not limited to a height of 50 mm, and may be smaller or larger depending on the height of an obstacle that can be overcome. Good.
Further, in the above-described embodiment, the frequency of light emitted from the distance measuring device 15 in the horizontal direction is 1081 times per second, and the frequency of vertical rotation of the distance measuring device 15 is once per second. However, it goes without saying that other values may be used.

また、上記実施形態においては、回転ブラシ10の回転速度は一定となるように、ロボット制御部50によって制御されているが、これに限られない。例えば、障害物が粉塵と判断した場合においては、清掃中の場所は粉塵が床面に多く散乱していると推測して、回転ブラシ10の回転速度を上昇させ、粉塵の回収効率を高めてもよい。   Further, in the above embodiment, the robot control unit 50 controls the rotation speed of the rotary brush 10 to be constant, but the present invention is not limited to this. For example, when it is determined that the obstacle is dust, it is estimated that the dust is scattered on the floor surface at a place where the cleaning is performed, and the rotation speed of the rotary brush 10 is increased to improve the dust collection efficiency. Good.

1 清掃ロボット 2 ロボット本体 2a 支持部 2b バンパー 3 走行手段 4 清掃手段 5 前輪キャスター 5a 支持軸部 6 駆動輪 7 駆動輪用モータ 7a 右側駆動輪用モータ 7b 左側駆動輪用モータ 8 タイミングベルト 9 ボールキャスター 10 回転ブラシ(清掃ブラシ) 11 ブラシ駆動モータ 12 ホッパ 13 補助ブラシ 14 遮蔽板 15 距離計測装置 15a 測域センサ 15b 回転動作部 15c 上下首振りモータ 15d モータ軸 16,16a,16b,16c 超音波センサ 16d 取付板 17 リミットスイッチ 17a 検知バー 18 バンパーセンサ 19 従動輪用前方落下防止センサ 20a 駆動輪用前方落下防止センサ 20b 駆動輪用後方落下防止センサ 21 操作部 21a 操作パネル 21b 有線リモコン装置 22 表示部 22a 表示灯 22b メロディスピーカ 23 充電器 24 リチウムイオンバッテリー 25 マイコンボード 30 障害物 50 ロボット制御部   1 Cleaning Robot 2 Robot Body 2a Support 2b Bumper 3 Traveling Means 4 Cleaning Means 5 Front Wheel Caster 5a Support Shaft 6 Drive Wheel 7 Drive Wheel Motor 7a Right Drive Wheel Motor 7b Left Drive Wheel Motor 8 Timing Belt 9 Ball Caster 10 Rotating Brush (Cleaning Brush) 11 Brush Driving Motor 12 Hopper 13 Auxiliary Brush 14 Shielding Plate 15 Distance Measuring Device 15a Range Sensor 15b Rotating Motion Part 15c Vertical Swing Motor 15d Motor Shaft 16, 16a, 16b, 16c Ultrasonic Sensor 16d Mounting plate 17 Limit switch 17a Detection bar 18 Bumper sensor 19 Driven wheel front fall prevention sensor 20a Drive wheel front fall prevention sensor 20b Drive wheel rear fall prevention sensor 21 Operation part 2 a control panel 21b wired remote controller 22 display unit 22a indicating lamp 22b melody speaker 23 charger 24 lithium-ion battery 25 microcomputer board 30 obstacle 50 robot controller

Claims (5)

ロボット本体に、床面上を自律走行する走行手段と、前記床面から集塵して清掃する清掃手段を備える清掃ロボットであって、
前記ロボット本体の前方に光を出射し、障害物から反射した反射光を受光することで前記障害物との距離を計測する距離計測装置と、
前記距離計測装置の検知信号を受信して前記走行手段の走行動作を制御する制御手段と、を備え、
前記距離計測装置は、光源より照射された光を水平方向に所定角度範囲で走査する測域センサと、前記測域センサを水平姿勢から上下方向に所定角度範囲で往復動させる回転動作部とを備え、前記光源より前方の所定測定距離Dにある障害物の有無を検知し、
前記制御手段は、前記測域センサによる反射光から得られる検知信号のうち床面Fから所定高さで形成される仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定することを特徴とする清掃ロボット。
A cleaning robot comprising: a robot body, a traveling unit that autonomously travels on a floor surface, and a cleaning unit that collects dust from the floor surface for cleaning.
A distance measuring device that measures the distance to the obstacle by emitting light in front of the robot body and receiving the reflected light reflected from the obstacle,
A control means for receiving a detection signal of the distance measuring device and controlling a traveling operation of the traveling means,
The distance measuring device includes a range sensor that scans light emitted from a light source in a horizontal direction within a predetermined angle range, and a rotary operation unit that reciprocates the range sensor from a horizontal attitude in a vertical direction within a predetermined angle range. And detecting the presence of an obstacle at a predetermined measurement distance D in front of the light source,
The control means excludes an area having a height lower than a virtual surface E formed at a predetermined height from the floor surface F from the detection target obtained from the reflected light from the range sensor to detect presence or absence of an obstacle. A cleaning robot characterized by making a judgment.
前記測域センサは水平前方の基準線から上方向回転角θ1及び下方回転角θ2間で往復動しながら走査され、光軸Bが前記仮想面Eと交差してから前記下方回転角θ2まで走査される間の前記仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定する請求項1記載の清掃ロボット。   The range sensor is scanned while reciprocating from a horizontal front reference line between an upward rotation angle θ1 and a downward rotation angle θ2, and is scanned from the intersection of the optical axis B and the virtual plane E to the downward rotation angle θ2. The cleaning robot according to claim 1, wherein an area having a height lower than that of the virtual surface E is removed from a detection target while the presence or absence of an obstacle is determined. 前記仮想面Eは床面から所定高さHで形成される平坦な仮想面E1とこれに連なる所定高さHより高さが漸次高くなる傾斜角δで傾斜する仮想面E2により形成され、光軸Bが前記仮想面Eと交差してから前記下方回転角θ2まで走査される間の前記仮想面Eより高さが低いエリアを検知対象から外して障害物の有無を判定する請求項2記載の清掃ロボット。   The virtual surface E is formed by a flat virtual surface E1 formed at a predetermined height H from the floor surface and a virtual surface E2 that is continuous with the flat virtual surface E1 and is inclined at an inclination angle δ that is gradually higher than the predetermined height H. 3. The presence / absence of an obstacle is determined by excluding an area having a height lower than the virtual plane E from the detection target while the axis B intersects the virtual plane E and is scanned up to the downward rotation angle θ2. Cleaning robot. 前記距離計測装置は、前記測域センサの他に超音波センサを併有しており、前記超音波センサは、前記ロボット本体の前面に床面Fから所定高さより高い位置で水平姿勢から上向きに向けて超音波を発信する向きに配置されている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の清掃ロボット。   The distance measuring device also has an ultrasonic sensor in addition to the range sensor, and the ultrasonic sensor extends upward from a horizontal posture at a position higher than a predetermined height above the floor surface F on the front surface of the robot body. The cleaning robot according to any one of claims 1 to 3, wherein the cleaning robot is arranged so as to emit ultrasonic waves toward it. 前記制御手段は、超音波信号の出力値がセンサ検知範囲内の所定値以下に低下した場合に、前記超音波センサの電源を一旦OFF状態にしてから再度ON状態に戻す再起動させる請求項4記載の清掃ロボット。   5. The control means restarts the power source of the ultrasonic sensor once to turn it off and then back on when the output value of the ultrasonic signal falls below a predetermined value within the sensor detection range. The described cleaning robot.
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