JP2005230032A - Autonomous running robot cleaner - Google Patents

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JP2005230032A JP2004039300A JP2004039300A JP2005230032A JP 2005230032 A JP2005230032 A JP 2005230032A JP 2004039300 A JP2004039300 A JP 2004039300A JP 2004039300 A JP2004039300 A JP 2004039300A JP 2005230032 A JP2005230032 A JP 2005230032A
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Japan
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sensor
traveling
obstacle
distance measurement
robot cleaner
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JP2004039300A
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Inventor
Akira Saeki
亮 佐伯
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Funai Electric Co Ltd
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Funai Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autonomous running robot, capable of distance surveying even in presence of irregularity on the floor and smoothly running on the floor without zigzagging. <P>SOLUTION: The autonomous running robot cleaner measures the distance to an obstacle from a device body to obtain the value of the measured distance by an obstacle detecting means if the acceleration in the vertical direction of the device body is detected by an acceleration sensor (Yes in S1). Then, a correction value for correcting the value of measured distance is found based on the output from the acceleration sensor (S2), and the corrected value of the measured distance is calculated by correcting the value of measured distance with the correction value (S3). Further, the corrected value of measured distance is averaged every prescribed numbers of times of measurement to find the average value (S4), and a running means of the robot cleaner is controlled based on the average value (S5). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自律走行しながら部屋の掃除を行う自律走行ロボットクリーナーに関するものである。   The present invention relates to an autonomous traveling robot cleaner that cleans a room while traveling autonomously.

従来から、自律走行ロボットクリーナーにおいて、障害物までの距離を計測する距離検出手段と、障害物や床面の形状等に関する情報を取得する手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の自律走行ロボットクリーナーにおいては、凸凹な床面を走行して機器本体が上下動した場合、距離検出手段により計測された距離を補正する手段を何ら備えていないため、床面が凸凹面であった場合に、正確な測距を行うことができなかった。このため、凸凹面が連続する場合、障害物までの測距値がばらついてしまい、この測距値に基づいて走行手段を制御するとジグザグに走行してしまったり、急に方向転換してしまうことがあった。   2. Description of the Related Art Conventionally, an autonomous mobile robot cleaner is known that includes a distance detection unit that measures a distance to an obstacle and a unit that acquires information on the shape of the obstacle and the floor (for example, a patent) Reference 1 and Patent Document 2). However, the autonomous mobile robot cleaners described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 include any means for correcting the distance measured by the distance detection means when the device main body moves up and down while traveling on an uneven floor surface. Therefore, when the floor surface is uneven, accurate distance measurement could not be performed. For this reason, when the uneven surface is continuous, the distance measurement value to the obstacle varies, and if the traveling means is controlled based on the distance measurement value, it may travel zigzag or suddenly change direction. was there.

一方、機器本体の移動方向を検出するための角速度センサを備え、機器本体の方向転換前の停止時に角速度センサのオフセット電圧を修正することにより、移動精度を向上させた自律走行ロボットクリーナーが知られている（例えば、特許文献３参照）。また、不整地移動ロボットの自律走行システムにおいて、傾斜計による傾斜情報、エンコーダ及びモータ負荷計からの信号を補正情報とし、この補正情報に基づいて慣性センサのドリフトにより生じる位置誤差を補正して高精度な三次元的な位置情報を得ることができるようにしたものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００３−２５６０４１号公報 特開２００３−２５６０４３号公報 特許第２６５８４１９号公報 特開平７−２４８８２０号公報 On the other hand, there is known an autonomous traveling robot cleaner equipped with an angular velocity sensor for detecting the moving direction of the device main body, and improving the moving accuracy by correcting the offset voltage of the angular velocity sensor when the device main body stops before the direction change. (For example, refer to Patent Document 3). In addition, in the autonomous traveling system of the rough terrain mobile robot, the tilt information by the inclinometer and the signals from the encoder and motor load meter are used as the correction information, and the position error caused by the drift of the inertial sensor is corrected based on this correction information. There is known one capable of obtaining accurate three-dimensional position information (see, for example, Patent Document 4).
JP 2003-256041 A JP 2003-256043 A Japanese Patent No. 2658419 JP-A-7-248820

しかしながら、上記特許文献３及び特許文献４に示された自走式ロボットクリーナー等においては、角速度センサや慣性センサを補正するようにしているものの、障害物や床面までの距離を計測する距離検出手段を補正するための手段を有していないため、床面が凸凹であった場合には、精度の高い測距を行うことができず、この測距値に基づいて走行手段を制御すると、機器本体がジグザグに走行してしまったりする等、凸凹面を滑らかに走行することができなかった。   However, in the self-propelled robot cleaner shown in Patent Document 3 and Patent Document 4 described above, although the angular velocity sensor and the inertial sensor are corrected, the distance detection that measures the distance to the obstacle or the floor surface. Since there is no means for correcting the means, if the floor surface is uneven, it is not possible to perform high-precision distance measurement, and if the traveling means is controlled based on this distance value, It was not possible to smoothly run on uneven surfaces, such as the device body running zigzag.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、床面が凸凹であっても誤差の小さい測距ができ、凸凹面であっても滑らかな走行が行える自律走行ロボットクリーナーを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides an autonomous traveling robot cleaner that can perform distance measurement with a small error even if the floor surface is uneven, and can smoothly run even if the floor surface is uneven. The purpose is to do.

上記目的を達成するために請求項１の発明は、機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、機器本体に作用する加速度を、機器本体の進行方向に対して、前後方向、左右方向及び上下方向の直交する３軸方向について検出する加速度センサをさらに備え、前記障害物検出手段は、機器本体の前方の障害物を検出する前方センサと、機器本体の左側方の障害物を検出する左側方センサと、機器本体の右側方の障害物を検出する右側方センサとを有し、前記前方センサ、左側方センサ、及び右側方センサは、各々、一列に配列された多数の受光素子からの出力を基に障害物までの距離を測定する光学式ラインセンサであり、前記前方センサは、機器本体の前方を斜め下向きに監視し、該前方センサの障害物検出領域は、鉛直方向に薄く水平方向に広がりを持って機器本体前方の床面に達するように設定されており、前記左側方センサ及び右側方センサは、各々、機器本体の僅かに前方の左側方及び右側方を斜め下向きに監視し、該左側方センサ及び右側方センサの障害物検出領域は、各々、前記前方センサの検出領域よりも低い位置にあり、水平方向に薄く鉛直方向に広がりを持って機器本体左側方及び機器本体右側方の床面に達するように設定されており、前記制御手段は、前記加速度センサにより、機器本体の上下方向の加速度が検出された場合に、前記障害物検出手段により、所定時間毎に障害物までの距離を測定して測距値を得ると共に、前記加速度センサからの出力に基づいて前記測距値を補正するための補正値を求め、前記測距値を前記補正値で補正することにより補正測距値を算出し、さらに、該補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求め、この平均値に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is an obstacle detection means for detecting obstacles around the equipment body, traveling means for running and turning the equipment body, and cleaning for cleaning a traveling area of the equipment body. And a control means for controlling the traveling means and the cleaning means based on the output of the obstacle detecting means to execute a cleaning operation for cleaning the region where the equipment body travels while traveling the equipment body. The autonomous traveling robot cleaner further includes an acceleration sensor that detects acceleration acting on the device body in three axial directions orthogonal to the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction with respect to the traveling direction of the device body. The detection means includes a front sensor that detects an obstacle in front of the device body, a left sensor that detects an obstacle on the left side of the device body, and an obstacle on the right side of the device body. An optical line for measuring a distance to an obstacle based on outputs from a large number of light receiving elements arranged in a row, each of the front sensor, the left side sensor, and the right side sensor. The front sensor monitors the front of the device main body obliquely downward, and the obstacle detection area of the front sensor reaches the floor surface in front of the device main body with a thin and horizontal extension in the vertical direction. The left side sensor and the right side sensor respectively monitor the front left side and the right side of the device body obliquely downward, and the left side sensor and the right side sensor obstruction detection area. Each is located at a position lower than the detection area of the front sensor, and is set to reach the floor surface on the left side of the device main body and the right side of the device main body with a thin horizontal spread and a vertical spread, System When the acceleration sensor detects acceleration in the vertical direction of the device body, the obstacle detection unit measures the distance to the obstacle every predetermined time and obtains a distance measurement value. A correction value for correcting the distance measurement value is obtained based on an output from the acceleration sensor, a correction distance measurement value is calculated by correcting the distance measurement value with the correction value, and the correction distance measurement value Is averaged every predetermined distance measurement times to obtain an average value, and the traveling means is controlled based on the average value.

請求項２の発明は、機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、機器本体の上下方向の運動を検出することにより床面の凸凹を検出し、機器本体の上下方向の運動の大きさに応じた信号を出力する凸凹検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記凸凹検出手段により、床面の凸凹が検出された場合に、前記障害物検出手段により、所定時間毎に障害物までの距離を測定して測距値を得ると共に、前記凸凹検出手段からの出力に基づいて前記測距値を補正するための補正値を求め、前記測距値を前記補正値で補正することにより補正測距値を算出し、この補正測距値に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there are provided obstacle detection means for detecting obstacles around the equipment body, traveling means for running and turning the equipment body, cleaning means for cleaning a region where the equipment body travels, and the obstacle detection. In an autonomous traveling robot cleaner comprising a control means for controlling the traveling means and the cleaning means based on the output of the means, and performing a cleaning operation for cleaning a region where the equipment body travels while traveling the equipment body, The apparatus further comprises unevenness detecting means for detecting the unevenness of the floor surface by detecting the vertical movement of the apparatus main body, and outputting a signal corresponding to the magnitude of the vertical movement of the apparatus main body, When the unevenness of the floor surface is detected by the unevenness detection means, the obstacle detection means measures the distance to the obstacle every predetermined time to obtain a distance measurement value, and from the unevenness detection means A correction value for correcting the distance measurement value is obtained based on the force, a corrected distance measurement value is calculated by correcting the distance measurement value with the correction value, and the traveling means is calculated based on the corrected distance measurement value. It is characterized by controlling.

請求項３の発明は、請求項２に記載の自律走行ロボットクリーナーにおいて、前記制御手段は、前記補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求め、この平均値に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the autonomous traveling robot cleaner according to the second aspect, the control means averages the corrected distance measurement value every predetermined distance measurement times to obtain an average value, and based on the average value The travel means is controlled.

請求項１の発明によれば、制御手段は、加速度センサにより、機器本体の上下方向の加速度が検出された場合に、前方センサ、左側方センサ及び右側方センサにより機器本体の障害物までの距離を測定して測距値を得ると共に、加速度センサからの出力に基づいて測距値を補正するための補正値を求め、測距値を補正値で補正することにより補正測距値を算出し、さらに、この補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求めるようにしたので床面が凸凹であっても、誤差の小さい測距が可能となる。自律走行ロボットクリーナーは、このようにして得られた平均値に基づいて制御手段で走行手段を制御することにより、凸凹面であってもジグザグに走行したりせず、滑らかに走行することができる。   According to the invention of claim 1, when the vertical acceleration of the device main body is detected by the acceleration sensor, the control means is the distance to the obstacle of the device main body by the front sensor, the left side sensor, and the right side sensor. To obtain a distance measurement value, obtain a correction value for correcting the distance measurement value based on the output from the acceleration sensor, and calculate the corrected distance measurement value by correcting the distance measurement value with the correction value. Furthermore, since the corrected distance measurement value is averaged every predetermined distance measurement times to obtain an average value, distance measurement with a small error is possible even if the floor surface is uneven. The autonomous running robot cleaner can run smoothly without running zigzag even on uneven surfaces by controlling the running means with the control means based on the average value thus obtained. .

請求項２の発明によれば、制御手段は、凸凹検出手段により、床面の凸凹が検出された場合に、凸凹検出手段からの出力に基づいて障害物検出手段により得られた測距値を補正するための補正値を求め、測距値を補正値で補正した補正測距値に基づいて走行手段を制御するようにしたので、床面が凸凹であっても滑らかに走行することができる。   According to the invention of claim 2, when the unevenness of the floor surface is detected by the unevenness detecting means, the control means obtains the distance measurement value obtained by the obstacle detecting means based on the output from the unevenness detecting means. Since a correction value for correction is obtained and the traveling means is controlled based on the corrected distance value obtained by correcting the distance value with the correction value, the vehicle can travel smoothly even if the floor is uneven. .

請求項３の発明によれば、制御手段は、補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求めるようにしたので、さらに、誤差の小さい測距が可能となる。   According to the third aspect of the present invention, the control means averages the corrected distance measurement value every predetermined distance measurement times to obtain the average value, so that distance measurement with a smaller error is possible.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。まず、本実施形態による自律走行ロボットクリーナーの概略構成を図１（ａ）（ｂ）及び図２に示す。自律走行ロボットクリーナー１は、部屋の床面を自律走行して床面を掃除する機器であり、機器本体２を走行させる左車輪３、右車輪４、前車輪５と、床面に落ちているゴミを収集するサブブラシ６、メインブラシ７、ローラ８、吸引ノズル９、ダストボックス１０、吸引用ファン１１とを備えている。また、自律走行ロボットクリーナー１は、機器本体２の周囲の障害物を検出する前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ（左側方センサ）１３、右段差センサ（右側方センサ）１４、天井センサ１５と、センサ用照明ランプ１６とを備えている。前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５により、障害物検出手段が構成されている。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. First, the schematic structure of the autonomous mobile robot cleaner according to the present embodiment is shown in FIGS. The autonomous traveling robot cleaner 1 is a device that autonomously travels on the floor surface of a room to clean the floor surface, and falls on the floor surface with the left wheel 3, the right wheel 4, and the front wheel 5 that cause the device body 2 to travel. A sub brush 6 for collecting dust, a main brush 7, a roller 8, a suction nozzle 9, a dust box 10, and a suction fan 11 are provided. The autonomous mobile robot cleaner 1 includes front sensors 12a, 12b, and 12c that detect obstacles around the device body 2, a left step sensor (left side sensor) 13, a right step sensor (right side sensor) 14, and a ceiling sensor. 15 and a sensor illumination lamp 16. The front sensors 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13, the right step sensor 14, and the ceiling sensor 15 constitute an obstacle detection means.

左車輪３、及び右車輪４は、各々独立して正転・逆転駆動される駆動輪であり、前車輪５は、従動輪である。自律走行ロボットクリーナー１は、左車輪３と右車輪４が同じ回転速度で正転駆動されることにより正面（前方）方向（図中矢印Ａ方向）に直進走行し、左車輪３と右車輪４の一方を正転駆動し、他方を逆転駆動することにより、その位置で時計回りの方向（図中矢印Ｂ方向）又は反時計回りの方向（図中矢印Ｃ方向）に旋回するようになっている。また、左車輪３と右車輪４が逆転駆動されることにより後退し、左車輪３と右車輪４が異なる回転速度で駆動されることにより右又は左にカーブして走行するようにもなっている。   The left wheel 3 and the right wheel 4 are drive wheels that are independently driven to rotate forward and reversely, and the front wheel 5 is a driven wheel. The autonomous traveling robot cleaner 1 travels straight in the front (forward) direction (the direction of arrow A in the figure) when the left wheel 3 and the right wheel 4 are driven forward at the same rotational speed, and the left wheel 3 and the right wheel 4. When one of the two is driven in the forward direction and the other is driven in the reverse direction, it turns in the clockwise direction (arrow B direction in the figure) or counterclockwise direction (arrow C direction in the figure) at that position. Yes. Further, the left wheel 3 and the right wheel 4 are reversely driven to drive backward, and the left wheel 3 and the right wheel 4 are driven at different rotational speeds so that the vehicle travels to the right or left. Yes.

サブブラシ６は、床面に落ちているゴミを掻き集めるものであり、機器本体２の前部に２つのものが配置されており、各々、図中矢印Ｄ１方向、Ｄ２方向に回転駆動されるようになっている。メインブラシ７は、床面に落ちているゴミを掻き上げるものであり、サブブラシ６の後方に配置されており、図中矢印Ｅ方向に回転駆動されるようになっている。ローラ８は、メインブラシ７により掻き上げられたゴミを吸引ノズル９の吸引口９ａ付近に搬送するものであり、メインブラシ７の回転に従動して図中矢印Ｆ方向に回転するようになっている。   The sub-brush 6 scrapes dust that has fallen on the floor surface. Two sub brushes 6 are arranged at the front part of the apparatus main body 2, and are rotated in the directions of arrows D1 and D2 in the drawing, respectively. It has become. The main brush 7 scrapes dust that has fallen on the floor surface, and is disposed behind the sub brush 6 and is driven to rotate in the direction of arrow E in the figure. The roller 8 conveys the dust scraped up by the main brush 7 to the vicinity of the suction port 9a of the suction nozzle 9, and rotates in the direction of arrow F in the figure following the rotation of the main brush 7. Yes.

吸引ノズル９は、メインブラシ７により掻き上げられたゴミ、及びローラ８により搬送されたゴミを吸引口９ａから吸引してダストボックス１０に排出するものである。吸引ノズル９の吸引口９ａは、機器本体２の走行方向（図中矢印Ａ方向）に垂直な方向に長くなっている。ダストボックス１０は、吸引ノズル９から排出されるゴミを集めておくものである。   The suction nozzle 9 sucks dust scraped up by the main brush 7 and dust transported by the roller 8 from the suction port 9a and discharges it to the dust box 10. The suction port 9a of the suction nozzle 9 is elongated in a direction perpendicular to the traveling direction of the device main body 2 (the direction of arrow A in the figure). The dust box 10 collects dust discharged from the suction nozzle 9.

吸引用ファン１１は、ダストボックス１０内の空気をフィルタを介して機器本体２の外部に排出するものである。ダストボックス内の空気が吸引用ファン１１によって排出されることにより、ゴミが空気と共に吸引ノズル９の吸気口９ａから吸入されてダストボックス１０内に排出されるようになっている。自律走行ロボットクリーナー１は、走行しながらサブブラシ６でゴミを掻き集め、そのゴミを吸引ノズル９で吸引することにより、走行する領域を掃除する。   The suction fan 11 discharges the air in the dust box 10 to the outside of the device main body 2 through a filter. When the air in the dust box is discharged by the suction fan 11, the dust is sucked together with the air from the suction port 9 a of the suction nozzle 9 and discharged into the dust box 10. The autonomous traveling robot cleaner 1 cleans a traveling region by scraping and collecting dust with the sub brush 6 while traveling and sucking the dust with the suction nozzle 9.

前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、機器本体２の前方の段差、溝、下りの階段、壁、柱、床に置かれた本、テーブル、椅子、扇風機等の障害物を検出し、その障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の前方を斜め下向き（図中矢印Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の向き）に監視している。   The front sensors 12a, 12b, 12c detect obstacles such as steps, grooves, descending stairs, walls, pillars, books placed on the floor, tables, chairs, electric fans, etc. The front of the device body 2 is monitored obliquely downward (directions of arrows G1, G2, G3 in the figure).

左段差センサ１３は、機器本体２の左側方の同様の障害物を検出し、その障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の僅かに前方の左側方を斜め下向き（図中矢印Ｈの向き）に監視している。右段差センサ１４は、機器本体２の右側方の同様の障害物を検出し、その障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の僅かに前方の右側方を斜め下向き（図中矢印Ｉの向き）に監視している。   The left step sensor 13 detects a similar obstacle on the left side of the device body 2 and measures the distance to the obstacle. The left side sensor 13 is slightly downward on the left side (in the drawing). Monitoring in the direction of arrow H). The right step sensor 14 detects a similar obstacle on the right side of the device main body 2 and measures the distance to the obstacle, and the right side of the device main body 2 is slightly tilted downward (in the drawing). Monitoring in the direction of arrow I).

天井センサ１５は、機器本体２の前上方にある障害物（テーブルやベッドの下を通り抜けできるか否か）を検出し、その障害物の高さと障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の前方を斜め上向き（図中矢印Ｊの向き）に監視している。センサ用照明ランプ１６は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５により障害物を確実に検出できるように、機器本体２の周囲を照明するものである。   The ceiling sensor 15 detects an obstacle (whether it can pass under the table or bed) in front of the device body 2 and measures the height of the obstacle and the distance to the obstacle. The front of the device body 2 is monitored obliquely upward (in the direction of arrow J in the figure). The sensor illumination lamp 16 illuminates the periphery of the device body 2 so that obstacles can be reliably detected by the front sensors 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13, the right step sensor 14, and the ceiling sensor 15. .

また、自律走行ロボットクリーナー１は、吸引ノズル９により吸引されるゴミを検出する検出するゴミセンサ１７と、床面が絨毯であるか否かを検出する絨毯センサ１８と、操作部１９と、ＬＣＤ２０と、ＬＥＤ２１と、スピーカ２２とを備えている。   The autonomous mobile robot cleaner 1 includes a dust sensor 17 that detects dust sucked by the suction nozzle 9, a carpet sensor 18 that detects whether the floor surface is a carpet, an operation unit 19, and an LCD 20. The LED 21 and the speaker 22 are provided.

ゴミセンサ１７は、透過型の光学式センサであり、光を発する発光部１７ａと、発光部１７ａからの光を受光する受光部１７ｂとを有している。発光部１７ａ及び受光部１７ｂは、吸引ノズル９の吸引口９ａ付近の両側部に配置されており、吸引ノズル９がゴミを吸引すると、ゴミは発光部１７ａと受光部１７ｂとの間を通過するようになっている。ゴミセンサ１７は、発光部１７ａから発せられて受光部１７ｂにて受光される光が遮ることにより、吸引ノズル９により吸引されるゴミを検出する。   The dust sensor 17 is a transmissive optical sensor, and includes a light emitting unit 17a that emits light and a light receiving unit 17b that receives light from the light emitting unit 17a. The light emitting unit 17a and the light receiving unit 17b are arranged on both sides of the suction nozzle 9 near the suction port 9a. When the suction nozzle 9 sucks dust, the dust passes between the light emitting unit 17a and the light receiving unit 17b. It is like that. The dust sensor 17 detects dust sucked by the suction nozzle 9 by blocking light emitted from the light emitting portion 17a and received by the light receiving portion 17b.

絨毯センサ１８は、透過型の光学式センサであり、光を発する発光部１８ａと、発光部１８ａからの光を受光する受光部１８ｂとを有している。発光部１８ａ及び受光部１８ｂは、機器本体２の進行方向に垂直な方向に間隔を空けて、床面との間に僅かの隙間を有するように配置されており、機器本体２が絨毯の上を走行すると、絨毯の毛が発光部１８ａと受光部１８ｂとの間を遮るようになっている。絨毯センサ１８は、発光部１８ａから発せられて受光部１８ｂにて受光される光が遮ることにより、床面が絨毯であることを検出する。   The carpet sensor 18 is a transmissive optical sensor, and includes a light emitting unit 18a that emits light and a light receiving unit 18b that receives light from the light emitting unit 18a. The light emitting unit 18a and the light receiving unit 18b are arranged so as to have a slight gap between the light emitting unit 18a and the light receiving unit 18b with respect to the floor surface with a space in the direction perpendicular to the traveling direction of the device main body 2. When the vehicle travels, the carpet hair blocks the light emitting portion 18a and the light receiving portion 18b. The carpet sensor 18 detects that the floor surface is a carpet by blocking light emitted from the light emitting unit 18a and received by the light receiving unit 18b.

操作部１９は、自律走行ロボットクリーナー１による掃除動作を開始・停止させるために操作され、また、その他の各種設定を行うために操作されるものである。ＬＣＤ２０は、文字表示により、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知するものである。ＬＥＤ２１は、点灯、点滅、消灯することにより、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況を報知するものである。スピーカ２２は、音声出力により、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知するものである。これら操作部１９、ＬＣＤ２０、ＬＥＤ２１、スピーカ２２は、機器本体２の上部に配置されている。   The operation unit 19 is operated to start and stop the cleaning operation by the autonomous mobile robot cleaner 1 and is operated to perform other various settings. The LCD 20 notifies the operation status and various messages of the autonomous mobile robot cleaner 1 by displaying characters. The LED 21 notifies the operation status of the autonomous mobile robot cleaner 1 by turning on, blinking, and turning off. The speaker 22 notifies the operation status and various messages of the autonomous mobile robot cleaner 1 by voice output. The operation unit 19, LCD 20, LED 21, and speaker 22 are arranged on the upper part of the device body 2.

さらに、自律走行ロボットクリーナー１は、不法侵入者等の監視を行うセキュリティ機能を有しており、不法侵入者等を検出する人体センサ２３と、不法侵入者等を撮影するカメラ２４と、カメラ用照明ランプ２５と、無線通信モジュール２６とを備えている。   Further, the autonomous mobile robot cleaner 1 has a security function for monitoring illegal intruders, a human body sensor 23 for detecting illegal intruders, a camera 24 for photographing illegal intruders, and the like. An illumination lamp 25 and a wireless communication module 26 are provided.

人体センサ２３は、人体から放射される赤外線を受光することにより機器本体２の周辺の人体の有無を検出するものである。カメラ２４は、立っている人の顔を撮影できるように、機器本体２の前方の斜め上方向に向けて配置されている。カメラ用照明ランプ２５は、カメラ２４による撮影が確実に行えるように、機器本体２の前方の斜め上方向（すなわちカメラ２４の撮影方向）を照明するようになっている。無線通信モジュール２６は、カメラ２４で撮影した画像をアンテナ２７を介して監視センタ等へ無線で送信するものである。自律走行ロボットクリーナー１は、掃除動作を行わないときには、これら人体センサ２３、カメラ２４、カメラ用照明ランプ２５、及び無線通信モジュール２６を動作させて、不法侵入者等の監視を行うようになっている。   The human body sensor 23 detects the presence or absence of a human body around the device body 2 by receiving infrared rays emitted from the human body. The camera 24 is arranged in a diagonally upward direction in front of the device main body 2 so that a face of a standing person can be photographed. The camera illumination lamp 25 illuminates a diagonally upward direction in front of the device main body 2 (that is, the shooting direction of the camera 24) so that the camera 24 can reliably perform shooting. The wireless communication module 26 wirelessly transmits an image captured by the camera 24 to the monitoring center or the like via the antenna 27. When the autonomous mobile robot cleaner 1 does not perform the cleaning operation, the human body sensor 23, the camera 24, the camera illumination lamp 25, and the wireless communication module 26 are operated to monitor illegal intruders and the like. Yes.

次に、自律走行ロボットクリーナー１の電気的ブロック構成を図３に示す。自律走行ロボットクリーナー１は、上述の前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５、センサ用照明ランプ１６、ゴミセンサ１７、絨毯センサ１８、操作部１９、ＬＣＤ２０、ＬＥＤ２１、スピーカ２２、人体センサ２３、カメラ２４、カメラ用照明ランプ２５、及び無線通信モジュール２６を備えている。また、自律走行ロボットクリーナー１は、これらに加え、左車輪モータ３１、右車輪モータ３２、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、ゴミ吸引用モータ３５、加速度センサ３６、走行距離算出部３７、地磁気センサ３８、走行方向判定部３９、汚れ度判定部４０、地図情報メモリ４１、バッテリ４２、及び各部を制御する制御部４３を備えている。   Next, an electrical block configuration of the autonomous mobile robot cleaner 1 is shown in FIG. The autonomous mobile robot cleaner 1 includes the front sensors 12a, 12b and 12c, the left step sensor 13, the right step sensor 14, the ceiling sensor 15, the sensor illumination lamp 16, the dust sensor 17, the carpet sensor 18, the operation unit 19, the LCD 20, An LED 21, a speaker 22, a human body sensor 23, a camera 24, a camera illumination lamp 25, and a wireless communication module 26 are provided. In addition to these, the autonomous mobile robot cleaner 1 includes a left wheel motor 31, a right wheel motor 32, a sub brush motor 33, a main brush motor 34, a dust suction motor 35, an acceleration sensor 36, a travel distance calculation unit 37, a geomagnetism. A sensor 38, a traveling direction determination unit 39, a contamination degree determination unit 40, a map information memory 41, a battery 42, and a control unit 43 that controls each unit are provided.

左車輪モータ３１、右車輪モータ３２、及び上述の左車輪３、右車輪４により走行手段が構成されており、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、ゴミ吸引用モータ３５、及び上述のサブブラシ６、メインブラシ７、ローラ８、吸引ノズル９、ダストボックス１０、吸引用ファン１１により掃除手段が構成されている。また、地磁気センサ３８、及び走行方向判定部３９により走行方向検出手段が構成されている。   The left wheel motor 31, the right wheel motor 32, and the left wheel 3 and the right wheel 4 described above constitute traveling means. The sub brush motor 33, the main brush motor 34, the dust suction motor 35, and the sub brush 6 described above. The main brush 7, the roller 8, the suction nozzle 9, the dust box 10 and the suction fan 11 constitute a cleaning means. The geomagnetic sensor 38 and the traveling direction determination unit 39 constitute a traveling direction detection unit.

前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５は、上述のように障害物を検出して障害物までの距離を測定し、それらの測距値が制御部４３に入力される。センサ用照明ランプ１６は、制御部４３による制御のもと、照明用の光を発光する。ゴミセンサ１７は、上述のようにゴミを検出し、その検出信号が汚れ度判定部４０に入力される。絨毯センサ１８は、上述のように床面が絨毯であることを検出し、その検出信号が制御部４３に入力される。操作部１９は、操作に応じた操作信号を出力し、その操作信号が制御部４３に入力される。ＬＣＤ２０、ＬＥＤ２１、及びスピーカ２２は、制御部４３による制御のもと、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知する。   The front sensors 12a, 12b, and 12c, the left step sensor 13, the right step sensor 14, and the ceiling sensor 15 detect the obstacle as described above, measure the distance to the obstacle, and the distance measurement value is a control unit. 43 is input. The sensor illumination lamp 16 emits illumination light under the control of the control unit 43. The dust sensor 17 detects dust as described above, and the detection signal is input to the contamination degree determination unit 40. The carpet sensor 18 detects that the floor is a carpet as described above, and the detection signal is input to the control unit 43. The operation unit 19 outputs an operation signal corresponding to the operation, and the operation signal is input to the control unit 43. The LCD 20, the LED 21, and the speaker 22 notify the operation status and various messages of the autonomous mobile robot cleaner 1 under the control of the control unit 43.

人体センサ２３は、上述のように人体の有無を検出し、その検出信号が制御部４３に入力される。カメラ２４は、制御部４３による制御のもと、撮影動作を行い、カメラ用照明ランプ２５は、制御部４３による制御のもと、照明用の光を発光する。無線通信モジュール２６は、制御部４３による制御のもと、カメラ２４で撮影した画像を無線で送信する。   The human body sensor 23 detects the presence or absence of a human body as described above, and the detection signal is input to the control unit 43. The camera 24 performs a photographing operation under the control of the control unit 43, and the camera illumination lamp 25 emits illumination light under the control of the control unit 43. The wireless communication module 26 wirelessly transmits an image captured by the camera 24 under the control of the control unit 43.

左車輪モータ３１は、上述の左車輪３を正転・逆転させるものであり、右車輪モータ３２は、上述の右車輪４を正転・逆転させるものである。サブブラシモータ３３は、上述のサブブラシ６を回転させるものであり、メインブラシモータ３４は、上述のメインブラシ７を回転させるものである。ゴミ吸引用モータ３５は、上述の吸引用ファン１１を回転させるものである。これら左車輪モータ３１、右車輪モータ３２、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、及びゴミ吸引用モータ３５は、各々、制御部４３による制御のもと駆動される。   The left wheel motor 31 rotates the above-mentioned left wheel 3 forward and reverse, and the right wheel motor 32 rotates the above-mentioned right wheel 4 forward and reverse. The sub brush motor 33 rotates the sub brush 6 described above, and the main brush motor 34 rotates the main brush 7 described above. The dust suction motor 35 rotates the suction fan 11 described above. The left wheel motor 31, right wheel motor 32, sub brush motor 33, main brush motor 34, and dust suction motor 35 are each driven under the control of the control unit 43.

加速度センサ３６は、機器本体２に作用する加速度を検出して、加速度に応じた出力値を出力するものである。この加速度センサ３６は、機器本体２に作用する加速度を、機器本体２の進行方向に対して、前後方向、左右方向及び上下方向の直交する３軸方向について各々独立して検出し、前後方向、左右方向、上下方向の各々の方向について、加速度に応じた出力値を出力する。走行距離算出部３７は、加速度センサ３６からの前後方向の加速度についての出力値を基に機器本体２の走行速度を算出し、さらに、その走行速度を基に走行距離を算出して、その値を出力する。   The acceleration sensor 36 detects acceleration acting on the device body 2 and outputs an output value corresponding to the acceleration. The acceleration sensor 36 independently detects acceleration acting on the device main body 2 in the front-rear direction, the left-right direction, and the three axial directions perpendicular to the vertical direction with respect to the traveling direction of the device main body 2. An output value corresponding to the acceleration is output in each of the left-right direction and the up-down direction. The travel distance calculation unit 37 calculates the travel speed of the device body 2 based on the output value of the longitudinal acceleration from the acceleration sensor 36, calculates the travel distance based on the travel speed, and calculates the value. Is output.

地磁気センサ３８は、地磁気を検出して、地磁気の方向に応じた出力値を出力するものである。走行方向判定部３８は、地磁気センサ３８からの出力値を基に、機器本体２の正面方向が地磁気の方向を基準としてどの方向を向いているか（すなわち地磁気の方向に対する機器本体２の走行方向）を判定し、その値を出力する。   The geomagnetic sensor 38 detects geomagnetism and outputs an output value corresponding to the direction of geomagnetism. Based on the output value from the geomagnetic sensor 38, the traveling direction determination unit 38 indicates which direction the front direction of the device main body 2 is oriented with respect to the direction of geomagnetism (that is, the traveling direction of the device main body 2 with respect to the direction of geomagnetism). And output the value.

汚れ度判定部４０は、ゴミセンサ１７からの出力を基に所定時間あたりのゴミの集塵量を検出することにより機器本体２が走行する領域の汚れ度を判定し、汚れ度が基準値を超えている場合にその旨を示す信号を出力する。地図情報メモリ４１は、機器本体２の現在位置、障害物の存在する位置、掃除済みの領域、床面の汚れ度が基準値を超えている領域等の機器本体２の走行を制御するのに必要な地図情報を記憶するものである。バッテリ４２は、各部に給電するものである。   The contamination level determination unit 40 determines the contamination level of the region where the device main body 2 travels by detecting the amount of dust collected per predetermined time based on the output from the dust sensor 17, and the contamination level exceeds the reference value. If so, a signal indicating that is output. The map information memory 41 is used to control the travel of the device body 2 such as the current position of the device body 2, the position where the obstacle exists, the cleaned area, and the area where the dirt level of the floor surface exceeds the reference value. Necessary map information is stored. The battery 42 supplies power to each part.

制御部４３は、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２を駆動制御することにより、左車輪３及び右車輪を回転させて機器本体２の走行を制御し、また、サブブラシモータ３３、及びメインブラシモータ３４、及びゴミ吸引用モータ３５を駆動することにより、サブブラシ６、メインブラシ７、及び吸引用ファン１１を作動させてゴミの集塵動作を制御する。そして、制御部４３は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５からの出力、及び地図情報メモリ４１に記憶されている地図情報を基に機器本体２の走行及びゴミの集塵動作を制御して、機器本体２を走行させつつ機器本体２の走行する領域を掃除する掃除動作を実行する。   The control unit 43 controls the driving of the device main body 2 by rotating the left wheel 3 and the right wheel by driving and controlling the left wheel motor 31 and the right wheel motor 32, and the sub brush motor 33 and the main brush. By driving the motor 34 and the dust suction motor 35, the sub brush 6, the main brush 7, and the suction fan 11 are operated to control dust collecting operation. And the control part 43 is based on the output from front sensor 12a, 12b, 12c, the left level | step difference sensor 13, the right level | step difference sensor 14, the ceiling sensor 15, and the map information memorize | stored in the map information memory 41, and the apparatus main body 2 The cleaning operation for cleaning the region where the device main body 2 travels is executed while the device main body 2 is traveling by controlling the travel of the vehicle and the dust collecting operation.

制御部４３は、掃除動作において（１）障害物に到達すると機器本体２の大きさだけ横に移動した後に障害物と反対方向に走行する動作を繰り返す走行、（２）障害物の周囲に沿っての走行、（３）多くのゴミが密集して落ちている領域での螺旋状の走行、等の走行様式による掃除動作を実行する。また、制御部４３は、絨毯センサ１８及び汚れ度判定部４０からの出力を基に、機器本体２の走行速度を調整し、ゴミの集塵力を調節する。   In the cleaning operation, the control unit 43 (1) travels in the direction opposite to the obstacle after moving horizontally by the size of the device body 2 when reaching the obstacle, and (2) along the periphery of the obstacle. (3) A cleaning operation according to a traveling mode such as a spiral traveling in an area where a large amount of dust is densely dropped is performed. Further, the control unit 43 adjusts the traveling speed of the device main body 2 based on the outputs from the carpet sensor 18 and the contamination degree determination unit 40, and adjusts the dust collecting force.

また、制御部４３は、掃除動作中に、走行距離算出部３７及び走行方向判定部３９からの出力を基に機器本体２の位置及び走行方向を算出し、この算出した位置及び走行方向と前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、及び天井センサ１５からの出力を基に、機器本体２の現在位置、障害物の存在する位置、掃除済みの領域等を示す地図情報を作成する。制御部４３にて作成された地図情報は、地図情報メモリ４１に記憶される。すなわち、制御部４３は、掃除動作中に地図情報を作成してゆき、その作成してゆく地図情報を基に、さらに掃除動作を進めてゆく。   Further, during the cleaning operation, the control unit 43 calculates the position and the traveling direction of the device body 2 based on the outputs from the traveling distance calculation unit 37 and the traveling direction determination unit 39, and the calculated position, the traveling direction, and the front Based on the outputs from the sensors 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13, the right step sensor 14, and the ceiling sensor 15, the map showing the current position of the device body 2, the position where the obstacle exists, the cleaned area, etc. Create information. The map information created by the control unit 43 is stored in the map information memory 41. That is, the control unit 43 creates map information during the cleaning operation, and further proceeds with the cleaning operation based on the map information to be created.

次に、上記構成の自律走行ロボットクリーナー１による障害物の検出について、図４を参照して説明する。自律走行ロボットクリーナー１は、上述のように前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５を備えている。これらのセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、１３、１４、１５は、各々、ＣＭＯＳセンサと呼ばれるパッシブ方式の光学測距センサであり、多数の受光素子が一列にライン状に配列された２つのＰＳＤを有しており、これら２つのＰＳＤ上にレンズを介して結像される像（受光強度）の位相差を比較することにより、被検出対象までの距離を三角測距の原理により測定するものである。   Next, detection of an obstacle by the autonomous mobile robot cleaner 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. As described above, the autonomous mobile robot cleaner 1 includes the front sensors 12a, 12b, and 12c, the left step sensor 13, the right step sensor 14, and the ceiling sensor 15. Each of these sensors 12a, 12b, 12c, 13, 14, and 15 is a passive optical distance sensor called a CMOS sensor, and has two PSDs in which a large number of light receiving elements are arranged in a line. The distance to the detection target is measured by the principle of triangulation by comparing the phase difference between the images (light receiving intensity) formed on the two PSDs via the lens. .

また、自律走行ロボットクリーナー１は、機器本体２の中心（左車輪３と右車輪４との中点）位置Ｏを自分のいる位置とし、機器本体２の正面が向いている方向をＹ軸方向（図１に示す矢印Ａ方向に該当）、機器本体２の正面方向を向いて右方向をＸ軸方向、上方向をＺ軸方向として認識している。Ｙ軸方向が背景座標に対してどの方向に向いているかは、走行方向判定部３９から得られる出力を基に、地磁気の方向を基準として認識される。   In addition, the autonomous mobile robot cleaner 1 sets the center (the midpoint between the left wheel 3 and the right wheel 4) position O of the device main body 2 as the position where the device is located, and the direction in which the front of the device main body 2 faces is the Y-axis direction. (Corresponding to the direction of arrow A shown in FIG. 1), facing the front direction of the device body 2, the right direction is recognized as the X-axis direction, and the upward direction is recognized as the Z-axis direction. Which direction the Y-axis direction is oriented with respect to the background coordinates is recognized based on the direction of geomagnetism based on the output obtained from the traveling direction determination unit 39.

前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、受光素子がライン状に配列されていることに対応して、障害物検出領域（受光領域）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が鉛直方向（Ｚ軸方向）に薄く水平方向に広がりを持っている。そして、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、機器本体２の前方の障害物を検出できるように、機器本体２の前方の床面６０に達するように設定されている。前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に障害物が存在しないときには、検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と床面６０との交差部分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３までの距離を測定している。   The front sensors 12a, 12b, and 12c correspond to the fact that the light receiving elements are arranged in a line, and the obstacle detection areas (light receiving areas) R1, R2, and R3 are thin in the vertical direction (Z-axis direction) and in the horizontal direction. Have a spread. The detection areas R1, R2, and R3 of the front sensors 12a, 12b, and 12c are set so as to reach the floor surface 60 in front of the device main body 2 so that obstacles in front of the device main body 2 can be detected. . The front sensors 12a, 12b, and 12c measure distances to the intersections S1, S2, and S3 of the detection regions R1, R2, and R3 and the floor surface 60 when no obstacle exists in the detection regions R1, R2, and R3. doing.

左段差センサ１３及び右段差センサ１４は、受光素子がライン状に配列されていることに対応して、障害物検出領域（受光領域）Ｒ４及びＲ５が水平方向に薄く鉛直方向（Ｚ軸方向）に広がりを持っている。そして、左段差センサ１３及び右段差センサ１４の検出領域Ｒ４及びＲ５は、機器本体２の左側方又は右側方の直近に本５１等の背の低い障害物が存在してもその障害物を検出できるように、機器本体２の左側方及び右側方の直近の床面６０に達するように設定されている。左段差センサ１３は、検出領域Ｒ４内に障害物が存在しないときには、検出領域Ｒ４と床面６０との交差部分Ｓ４までの距離を測定し、右段差センサ１４は、検出領域Ｒ５内に障害物が存在しないときには、検出領域Ｒ５と床面６０との交差部分Ｓ５までの距離を測定している。   The left step sensor 13 and the right step sensor 14 correspond to the fact that the light receiving elements are arranged in a line, and the obstacle detection regions (light receiving regions) R4 and R5 are thin in the horizontal direction and in the vertical direction (Z-axis direction). Have a spread. The detection regions R4 and R5 of the left step sensor 13 and the right step sensor 14 detect the obstacle even when a short obstacle such as the book 51 is present in the immediate vicinity of the left side or the right side of the device body 2. It is set so as to reach the nearest floor surface 60 on the left side and the right side of the device body 2 so as to be able to. When there is no obstacle in the detection region R4, the left step sensor 13 measures the distance to the intersection S4 between the detection region R4 and the floor surface 60, and the right step sensor 14 detects the obstacle in the detection region R5. Is not measured, the distance to the intersection S5 between the detection region R5 and the floor surface 60 is measured.

また、左段差センサ１３及び右段差センサ１４は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃよりも低い位置に取付けられている。なお、天井センサ１５の障害物検出領域（図示省略）は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に薄く、水平方向に広がりを持っている。   The left step sensor 13 and the right step sensor 14 are mounted at positions lower than the front sensors 12a, 12b, and 12c. The obstacle detection area (not shown) of the ceiling sensor 15 is thin in the vertical direction (Z-axis direction) and wide in the horizontal direction.

このような構成により、自律走行ロボットクリーナー１は、前進（Ｙ軸方向への走行）中に壁５０や本５１等の障害物に接近してゆくと、それらの障害物を前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に捉えて検出し、それら障害物までのＹ軸方向の距離を算出する。また、走行中に機器本体２の左側方又は右側方の直近に壁５０や本５１等の障害物が存在すれば、それらの障害物を左段差センサ１３の検出領域Ｒ４内又は右段差センサ１４の検出領域Ｒ５内に捉えて検出し、それら障害物までのＸ軸方向の距離を算出する。また、床面６０に溝や下りの階段等の障害物があっても、同様に、それら溝や階段等の障害物を検出して、それら溝や段差までの距離を算出する。なお、天井センサ１５は、障害物までのＺ軸方向の距離（高さ）を算出する。   With such a configuration, when the autonomous mobile robot cleaner 1 approaches an obstacle such as the wall 50 or the book 51 while moving forward (traveling in the Y-axis direction), the obstacles are detected by the front sensors 12a and 12b. , 12c in the detection areas R1, R2, and R3, and the distance in the Y-axis direction to these obstacles is calculated. Further, if there are obstacles such as the wall 50 and the book 51 near the left side or the right side of the device main body 2 during traveling, these obstacles are detected in the detection region R4 of the left step sensor 13 or the right step sensor 14. Are detected within the detection region R5, and the distance in the X-axis direction to these obstacles is calculated. Further, even if there are obstacles such as grooves and down stairs on the floor surface 60, the obstacles such as grooves and stairs are detected in the same manner, and the distances to these grooves and steps are calculated. The ceiling sensor 15 calculates the distance (height) in the Z-axis direction to the obstacle.

自律走行ロボットクリーナー１は、これら前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、及び天井センサ１５により得られる障害物までの距離情報を基に、また、上述の走行距離算出部３７及び走行方向判定部３９から得られる出力を基に、障害物を回避して走行しながら、又は、障害物の周囲に沿って走行しながら床面６０を掃除する。   The autonomous mobile robot cleaner 1 calculates the above-described travel distance based on the distance information to the obstacle obtained by the front sensors 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13, the right step sensor 14, and the ceiling sensor 15. The floor surface 60 is cleaned while traveling while avoiding an obstacle or traveling along the periphery of the obstacle based on outputs obtained from the unit 37 and the traveling direction determination unit 39.

自律走行ロボットクリーナー１は、障害物の回避に際しては、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃからの出力を基に、機器本体２の前方（Ｙ軸方向）の壁５０や本５１、下りの階段等の障害物に所定距離（例えば５ｃｍ）内に接近したことを検出すると、右方向（Ｘ軸方向）又は左方向（−Ｘ軸方向）に９０°旋回して障害物を回避する。また、障害物の周囲に沿っての走行に際しては、左段差センサ１３又は右段差センサ１４からの出力を基に、機器本体２の右方向（Ｘ軸方向）又は左方向（−Ｘ軸方向）の壁５０や本５１、下りの階段等の障害物までの距離を一定（例えば３ｃｍ）に保ちながら走行する。   When the autonomous mobile robot cleaner 1 avoids an obstacle, the autonomous mobile robot cleaner 1 uses the outputs from the front sensors 12a, 12b, and 12c, such as the wall 50 and the book 51 in front of the device main body 2 (in the Y-axis direction), the down staircase, etc. When it is detected that the obstacle has been approached within a predetermined distance (for example, 5 cm), it turns 90 ° rightward (X-axis direction) or leftward (−X-axis direction) to avoid the obstacle. Further, when traveling along the periphery of the obstacle, based on the output from the left step sensor 13 or the right step sensor 14, the right direction (X axis direction) or the left direction (-X axis direction) of the device main body 2 is used. Traveling while maintaining a constant distance (for example, 3 cm) to obstacles such as the wall 50, the book 51, and the descending stairs.

次に、凸凹面を有する床面６０を走行する場合における自律走行ロボットクリーナー１の制御処理について、図５及び図６を参照して説明する。まず、図５を参照して、床面６０に凸凹面が存在する場合における前方センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃ、左段差センサ１３及び右段差センサ１４による測距値がばらつく原因について説明する。なお、図５（ｂ）においては、機器本体２の左車輪３及び右車輪４が凹部６１に落ちた状態を実線で、機器本体２の左車輪３及び右車輪４が凹部６１の上面６１ａにある状態を点線で示している。例えば、自律走行ロボットクリーナー１が右段差センサ１４の測距値に基づいて、壁５０までの距離を一定に保ちながら走行していたとする。機器本体２の左車輪３及び右車輪４が凹部６１に落ちた場合、機器本体２が−Ｚ軸方向に沈み込むため、床面６０に対する左段差センサ１３及び右段差センサ１４のＺ軸方向の距離が近くなる。このため、右段差センサ１４の検出領域Ｒ４は、右段差センサ１４から近い距離で床面６０と交差することとなり、機器本体２のＺ軸方向の運動に合わせて右段差センサ１４による測距値はばらつくこととなる。また、左段差センサ１３及び右段差センサ１４の測距値は、検出領域Ｒ４,Ｒ５が凹部６１の上面６１ａで交差するか又は凹部６１の上面６１ａ以外の部分（例えば、底面６１ｂ等）で交差するかによってもばらついてしまう。従って、右段差センサ１４の測距値を補正せずに機器本体２の走行を制御すると、例えば、機器本体２の左車輪３及び右車輪４が凹部６１に落ちて、右段差センサ１４の測距値が小さくなった場合、自律走行ロボットクリーナー１は、機器本体２が壁５０に近づき過ぎたと判断して、Ｃ方向にカーブするように制御してしまう。このため、自律走行ロボットクリーナー１は、凸凹面が連続すると、測距値のばらつきに合わせてＣ方向、或はＢ方向の旋回を繰り返し、結果的にジグザグに走行することとなる。また、前方センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃについても同様に、凸凹面が連続した場合に、床面６０に対する前方センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃのＺ軸方向の距離が変動することにより、或は、検出領域Ｒ１,Ｒ２,Ｒ３が凹部６１の上面６１ａで交差するか又は凹部６１の上面６１ａ以外の部分で交差するかにより測距値がばらついてしまうこととなる。そこで、本実施形態における自律走行ロボットクリーナー１は、凸凹面の走行時に、前方センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃ、左段差センサ１３及び右段差センサ１４の測距値を補正して走行手段を制御する。   Next, control processing of the autonomous mobile robot cleaner 1 when traveling on the floor surface 60 having an uneven surface will be described with reference to FIGS. 5 and 6. First, with reference to FIG. 5, the reason why the distance measurement values by the front sensors 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13, and the right step sensor 14 vary when there is an uneven surface on the floor 60 will be described. In FIG. 5B, the state in which the left wheel 3 and the right wheel 4 of the device main body 2 have fallen into the recess 61 is indicated by a solid line, and the left wheel 3 and the right wheel 4 of the device main body 2 are on the upper surface 61 a of the recess 61. A certain state is indicated by a dotted line. For example, it is assumed that the autonomous mobile robot cleaner 1 is traveling while keeping the distance to the wall 50 constant based on the distance measurement value of the right step sensor 14. When the left wheel 3 and the right wheel 4 of the device main body 2 fall into the recess 61, the device main body 2 sinks in the -Z-axis direction, so the left step sensor 13 and the right step sensor 14 with respect to the floor surface 60 in the Z-axis direction. The distance gets closer. For this reason, the detection region R4 of the right step sensor 14 intersects the floor surface 60 at a distance close to the right step sensor 14, and the distance measurement value by the right step sensor 14 in accordance with the movement of the device body 2 in the Z-axis direction. Will vary. Further, the distance measurement values of the left step sensor 13 and the right step sensor 14 are such that the detection regions R4 and R5 intersect at the upper surface 61a of the recess 61 or at a portion other than the upper surface 61a of the recess 61 (for example, the bottom surface 61b). It varies depending on what you do. Therefore, if the travel of the device main body 2 is controlled without correcting the distance measurement value of the right step sensor 14, for example, the left wheel 3 and the right wheel 4 of the device main body 2 fall into the recess 61, and the right step sensor 14 measures. When the distance value decreases, the autonomous mobile robot cleaner 1 determines that the device main body 2 has approached the wall 50 too much, and performs control so as to curve in the C direction. For this reason, the autonomous traveling robot cleaner 1 repeats turning in the C direction or the B direction in accordance with the variation in the distance measurement value when the uneven surface continues, and as a result, travels in a zigzag manner. Similarly, for the front sensors 12a, 12b, and 12c, when the uneven surfaces are continuous, the distance in the Z-axis direction of the front sensors 12a, 12b, and 12c with respect to the floor surface 60 varies, or the detection region Ranging values will vary depending on whether R1, R2, and R3 intersect at the upper surface 61a of the recess 61 or at portions other than the upper surface 61a of the recess 61. Therefore, the autonomous mobile robot cleaner 1 according to the present embodiment corrects the distance measurement values of the front sensors 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13 and the right step sensor 14 during the travel on the uneven surface, and controls the travel means.

制御部４３は、加速度センサ３６により、機器本体２のＺ軸方向の加速度が検出されたか否かにより、床面６０が凸凹面であるかどうか判断する（Ｓ１）。そして、凸凹面が検出された場合（Ｓ１でＹＥＳ）、所定時間（例えば、１／Ｎ秒）毎に、前方センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃ、左段差センサ１３及び右段差センサ１４により障害物までの距離を測定して測距値を得ると共に、加速度センサ３６からの出力に基づいて測距値を補正するための補正値を求める（Ｓ３）。ここで、補正値は、例えば、図５（ｂ）に示されるように、機器本体２のＺ軸方向の変動量ｈに合わせて決定される。そして、前方センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃ、左段差センサ１３及び右段差センサ１４の測距値を補正値により補正することにより、床面６０から各センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃ,１３,１４までの高さを一定とした場合における床面６０や壁５０等の障害物までの距離を補正測距値として求める。そして、さらに、この補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求め（Ｓ４）、この平均値に基づいて、走行手段を制御する（Ｓ５）。   The control unit 43 determines whether or not the floor surface 60 is an uneven surface based on whether or not the acceleration sensor 36 detects acceleration in the Z-axis direction of the device main body 2 (S1). Then, when an uneven surface is detected (YES in S1), the front sensor 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13 and the right step sensor 14 are used to reach the obstacle every predetermined time (for example, 1 / N second). A distance measurement value is obtained by measuring the distance, and a correction value for correcting the distance measurement value is obtained based on the output from the acceleration sensor 36 (S3). Here, for example, as shown in FIG. 5B, the correction value is determined in accordance with the variation amount h in the Z-axis direction of the device body 2. Then, by correcting the distance measurement values of the front sensors 12a, 12b, 12c, the left step sensor 13 and the right step sensor 14 with correction values, the height from the floor surface 60 to each of the sensors 12a, 12b, 12c, 13, 14 is increased. The distance to an obstacle such as the floor surface 60 or the wall 50 when the height is constant is obtained as a corrected distance measurement value. Further, the corrected distance measurement value is averaged every predetermined distance measurement times to obtain an average value (S4), and the traveling means is controlled based on the average value (S5).

上述のように本実施形態の自律走行ロボットクリーナー１によれば、加速度センサ３６により、機器本体２のＺ軸方向の加速度が検出された場合に、各センサ１２ａ,１２ｂ,１２ｃ,１３,１４で得た測距値を、加速度センサ３６の出力に基づいて得た補正値で補正することにより補正測距値を算出し、さらに、この補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求めるようにしたので床面６０が凸凹であっても、誤差の小さい測距が可能となる。そして、このようにして得られた平均値に基づいて走行手段を制御することにより、自律走行ロボットクリーナー１は、凸凹面であってもジグザグに走行したりせず、滑らかに走行することができる。   As described above, according to the autonomous mobile robot cleaner 1 of the present embodiment, when the acceleration sensor 36 detects the acceleration in the Z-axis direction of the device body 2, the sensors 12a, 12b, 12c, 13, and 14 A corrected distance value is calculated by correcting the obtained distance value with a correction value obtained based on the output of the acceleration sensor 36, and the corrected distance value is averaged every predetermined number of times. Since the value is obtained, distance measurement with a small error is possible even if the floor surface 60 is uneven. Then, by controlling the traveling means based on the average value obtained in this way, the autonomous traveling robot cleaner 1 can travel smoothly without traveling zigzag even on the uneven surface. .

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、床面６０の凸凹を検出するための手段としては加速度センサ３６に限られず、例えば、風速センサなどで機器本体２のＺ軸方向の運動を検出することにより床面６０の凸凹を検出するようにしてもよい。   In addition, this invention is not restricted to the structure of the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the means for detecting unevenness of the floor surface 60 is not limited to the acceleration sensor 36. For example, the unevenness of the floor surface 60 is detected by detecting the movement of the device body 2 in the Z-axis direction using a wind speed sensor or the like. You may do it.

（ａ）は本発明の一実施形態に係る自律走行ロボットクリーナーの概略構成を示す平面図、（ｂ）は同一部破断した側面図。(A) is a top view which shows schematic structure of the autonomous running robot cleaner which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is the side view which fractured | ruptured the same part. 同ロボットクリーナーの正面図。The front view of the robot cleaner. 同ロボットクリーナーの電気的ブロック構成図。The electric block block diagram of the robot cleaner. 同ロボットクリーナーの障害物の検出領域を説明する斜視図。The perspective view explaining the detection area of the obstacle of the robot cleaner. （ａ）は凸凹面走行時の同ロボットクリーナーの状態を示す上面図、（ｂ）は同側面図。(A) is a top view which shows the state of the robot cleaner at the time of running on an uneven surface, (b) is the side view. 同ロボットクリーナーの凸凹面走行時の制御処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the control processing at the time of the uneven surface driving | running | working of the robot cleaner.

符号の説明Explanation of symbols

１ 自律走行ロボットクリーナー
２ 機器本体
３ 左車輪（走行手段）
４ 右車輪（走行手段）
６ サブブラシ（掃除手段）
７ メインブラシ（掃除手段）
８ ローラ（掃除手段）
９ 吸引ノズル（掃除手段）
１０ ダストボックス（掃除手段）
１１ 吸引用ファン（掃除手段）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 前方センサ（障害物検出手段）
１３ 左段差センサ（障害物検出手段）
１４ 右段差センサ（障害物検出手段）
３１ 左車輪モータ（走行手段）
３２ 右車輪モータ（走行手段）
３６ 加速度センサ
４３ 制御部（制御手段） 1 Autonomous traveling robot cleaner 2 Equipment body 3 Left wheel (traveling means)
4 Right wheel (traveling means)
6 Sub brush (cleaning means)
7 Main brush (cleaning means)
8 Roller (cleaning means)
9 Suction nozzle (cleaning means)
10 Dust box (cleaning means)
11 Suction fan (cleaning means)
12a, 12b, 12c Front sensor (obstacle detection means)
13 Left step sensor (obstacle detection means)
14 Right step sensor (obstacle detection means)
31 Left wheel motor (traveling means)
32 Right wheel motor (traveling means)
36 Acceleration sensor 43 Control unit (control means)

Claims (3)

機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、
機器本体に作用する加速度を、機器本体の進行方向に対して、前後方向、左右方向及び上下方向の直交する３軸方向について検出する加速度センサをさらに備え、
前記障害物検出手段は、機器本体の前方の障害物を検出する前方センサと、機器本体の左側方の障害物を検出する左側方センサと、機器本体の右側方の障害物を検出する右側方センサとを有し、前記前方センサ、左側方センサ、及び右側方センサは、各々、一列に配列された多数の受光素子からの出力を基に障害物までの距離を測定する光学式ラインセンサであり、
前記前方センサは、機器本体の前方を斜め下向きに監視し、該前方センサの障害物検出領域は、鉛直方向に薄く水平方向に広がりを持って機器本体前方の床面に達するように設定されており、
前記左側方センサ及び右側方センサは、各々、機器本体の僅かに前方の左側方及び右側方を斜め下向きに監視し、該左側方センサ及び右側方センサの障害物検出領域は、各々、前記前方センサの検出領域よりも低い位置にあり、水平方向に薄く鉛直方向に広がりを持って機器本体左側方及び機器本体右側方の床面に達するように設定されており、
前記制御手段は、前記加速度センサにより、機器本体の上下方向の加速度が検出された場合に、前記障害物検出手段により、所定時間毎に障害物までの距離を測定して測距値を得ると共に、前記加速度センサからの出力に基づいて前記測距値を補正するための補正値を求め、前記測距値を前記補正値で補正することにより補正測距値を算出し、さらに、該補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求め、この平均値に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする自律走行ロボットクリーナー。 Based on the output of the obstacle detection means, obstacle detection means for detecting obstacles around the equipment body, traveling means for running and turning the equipment body, cleaning means for cleaning the traveling region of the equipment body, and the obstacle detection means In an autonomous traveling robot cleaner comprising a control means for controlling a traveling means and the cleaning means to execute a cleaning operation for cleaning a region where the equipment body travels while traveling the equipment body,
An acceleration sensor that detects acceleration acting on the device main body in three axial directions perpendicular to the front-rear direction, the left-right direction, and the vertical direction with respect to the traveling direction of the device main body;
The obstacle detection means includes a front sensor that detects an obstacle ahead of the device body, a left side sensor that detects an obstacle on the left side of the device body, and a right side that detects an obstacle on the right side of the device body. The front sensor, the left side sensor, and the right side sensor are optical line sensors that measure the distance to an obstacle based on outputs from a large number of light receiving elements arranged in a row. Yes,
The front sensor monitors the front of the device main body obliquely downward, and the obstacle detection area of the front sensor is set to reach the floor surface in front of the device main body with a thin and horizontal extension in the vertical direction. And
The left side sensor and the right side sensor respectively monitor the left side and right side slightly forward of the device body obliquely downward, and the obstacle detection areas of the left side sensor and right side sensor are respectively the front side It is at a position lower than the detection area of the sensor, and is set to reach the floor surface on the left side of the device body and the right side of the device body with a thin horizontal spread and a vertical spread.
The control means obtains a distance measurement value by measuring the distance to the obstacle at predetermined time intervals by the obstacle detection means when the acceleration sensor detects acceleration in the vertical direction of the device body. Then, a correction value for correcting the distance measurement value is obtained based on the output from the acceleration sensor, and the corrected distance measurement value is calculated by correcting the distance measurement value with the correction value. An autonomous traveling robot cleaner characterized in that a distance value is averaged every predetermined number of times to obtain an average value, and the traveling means is controlled based on the average value. 機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、
機器本体の上下方向の運動を検出することにより床面の凸凹を検出し、機器本体の上下方向の運動の大きさに応じた信号を出力する凸凹検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記凸凹検出手段により、床面の凸凹が検出された場合に、前記障害物検出手段により、所定時間毎に障害物までの距離を測定して測距値を得ると共に、前記凸凹検出手段からの出力に基づいて前記測距値を補正するための補正値を求め、前記測距値を前記補正値で補正することにより補正測距値を算出し、この補正測距値に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする自律走行ロボットクリーナー。 Based on the output of the obstacle detection means, obstacle detection means for detecting obstacles around the equipment body, traveling means for running and turning the equipment body, cleaning means for cleaning the traveling region of the equipment body, and the obstacle detection means In an autonomous traveling robot cleaner comprising a control means for controlling a traveling means and the cleaning means to execute a cleaning operation for cleaning a region where the equipment body travels while traveling the equipment body,
Detecting unevenness of the floor surface by detecting the vertical movement of the device body, further comprising unevenness detecting means for outputting a signal according to the magnitude of the vertical movement of the device body,
When the unevenness of the floor surface is detected by the unevenness detecting means, the control means measures the distance to the obstacle every predetermined time by the obstacle detecting means and obtains a distance measurement value. A correction value for correcting the distance measurement value is obtained based on the output from the unevenness detecting means, and the corrected distance measurement value is calculated by correcting the distance measurement value with the correction value. An autonomous traveling robot cleaner characterized in that the traveling means is controlled on the basis of the autonomous traveling robot cleaner. 前記制御手段は、前記補正測距値を所定測距回数毎に平均化して平均値を求め、この平均値に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の自律走行ロボットクリーナー。   3. The autonomous traveling according to claim 2, wherein the control means averages the corrected distance measurement values every predetermined distance measurement times to obtain an average value, and controls the traveling means based on the average value. Robot cleaner.
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