JPH0786767B2 - Travel control method for self-propelled robot - Google Patents

Travel control method for self-propelled robot

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JPH0786767B2
JPH0786767B2 JP62074018A JP7401887A JPH0786767B2 JP H0786767 B2 JPH0786767 B2 JP H0786767B2 JP 62074018 A JP62074018 A JP 62074018A JP 7401887 A JP7401887 A JP 7401887A JP H0786767 B2 JPH0786767 B2 JP H0786767B2
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Japan
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self
wheel
robot
traveling
turning
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均 小笠原
征夫 小畑
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自走ロボットに係り、特に部屋の壁ぎわ、あ
るいは障害物体のきわまで自走ロボットを接近させるこ
とに適した自走ロボットの走行制御方法に関する。
The present invention relates to a self-propelled robot, and more particularly, to a self-propelled robot suitable for approaching the self-propelled robot to a wall of a room or a crease of an obstacle. The present invention relates to a travel control method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

部屋の壁ぎわの掃除をする方法として、例えば特開昭55
−97608号公報に示されるように、進行方向に対して左
右に移動可能な吸引口ブラシを設け、横方向へ1ピッチ
移動できないときは、吸引口ブラシのみ横方向に必要な
間隔だけ移動させる方法である。しかし、この方法で
は、吸引口ブラシ装置の追加により制御に時間がかかる
ことと、自動掃除機の本体の大型化することとにより周
囲環境への対応ができにくくなる点について配慮されて
いなかった。
As a method for cleaning the wall of the room, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 55
As shown in Japanese Patent Publication No. 97608, a method is provided in which a suction port brush that is movable to the left and right with respect to the traveling direction is provided, and when it cannot be moved one pitch in the lateral direction, only the suction port brush is moved in the lateral direction by a required distance. Is. However, in this method, no consideration has been given to the fact that it takes time to control due to the addition of the suction port brush device and it becomes difficult to cope with the surrounding environment due to the increase in the size of the main body of the automatic cleaner.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来技術は、吸引口ブラシ装置とそれを駆動する装置が
必要である。そのため、直進あるいはUターン走行で、
吸引口ブラシの位置及び駆動のタイミングを考慮したロ
ボットの走行制御と、吸引口ブラシの駆動制御が必要と
なるので制御が複雑になり、制御に時間が長くかかる。
かつロボット本体も大型化する。したがって、部屋の壁
や障害物を避ける走行の対応性が悪くなる問題があっ
た。
The prior art requires a suction brush device and a device for driving it. Therefore, if you go straight or make a U-turn,
Since the robot traveling control considering the position of the suction port brush and the driving timing and the drive control of the suction port brush are required, the control becomes complicated and the control takes a long time.
In addition, the robot body will also become larger. Therefore, there is a problem that the adaptability for traveling avoiding the walls and obstacles in the room deteriorates.

本発明の目的は、従来技術の進行方向に対して横方向に
動く吸引口ブラシを設けないで掃除機構を簡単な構成と
し、壁ぎわや障害物のぎわへ簡単な走行制御方法で正確
に接近でき、壁ぎわや障害物のきわの掃除あるいは塗装
作業などのやり残しをなくすことのできる自走ロボット
の走行制御方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a cleaning mechanism having a simple structure without providing a suction port brush that moves laterally with respect to the traveling direction of the prior art, and to accurately approach a wall or an obstacle by a simple traveling control method. Another object of the present invention is to provide a traveling control method for a self-propelled robot capable of eliminating unfinished work such as cleaning of walls and obstacles or painting work.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、自走ロボットを走行させる左右車輪及び駆
動装置と、左右車輪を旋回軸心を中心に旋回する車輪旋
回駆動装置と、車輪に連結して設けた車輪回転数を計測
するエンコーダと、自走ロボットの走行方向変位を計測
するジャイロを備えた自己装置測定装置と、超音波送受
信器及び音波検出回路を備え、壁あるいは霜害物の検出
する物体検出装置と、自己位置と障害物の位置を記憶す
る記憶装置と、車輪の駆動制御,車輪の旋回駆動制御,
自己位置及び障害物の位置座標の演算と記憶,自己位置
座標と障害物の位置座標データより自走ロボットの直進
走行とUターン可能かの判断等を行う制御装置を設ける
ことで達成される。
The above-mentioned object is a left and right wheel that drives the self-propelled robot and a drive device, a wheel turning drive device that turns the left and right wheels around a turning axis, and an encoder that is provided to connect to the wheel and that measures the wheel rotation speed. Self-device measuring device equipped with a gyroscope for measuring the displacement in the traveling direction of a self-propelled robot, an ultrasonic wave transceiver and a sound wave detection circuit, an object detection device for detecting a wall or frost damage object, a self-position and a position of an obstacle And a storage device for storing the wheels, wheel drive control, wheel turning drive control,
This is achieved by providing a control device for calculating and storing the self-position and the position coordinates of the obstacle, and determining whether or not the self-propelled robot can run straight and make a U-turn based on the self-position coordinates and the position coordinate data of the obstacle.

〔作用〕[Action]

前記制御装置で、エンコーダでの車輪回転数データと、
ジャイロでの走行方向変位データより自己位置座標と自
走ロボットの進行方向を演算し、前記記憶装置に記憶さ
せる。また超音波受信による物体検出装置での障害物デ
ータより壁または障害物の位置座標を演算し、同様に前
記記憶装置に記憶させる。
In the control device, wheel rotation speed data at the encoder,
The self-position coordinate and the traveling direction of the self-propelled robot are calculated from the traveling direction displacement data of the gyro and stored in the storage device. Further, the position coordinates of the wall or the obstacle are calculated from the obstacle data in the object detecting device by the ultrasonic wave reception, and are similarly stored in the storage device.

そして制御装置では、自己位置座標と進行方向と記憶さ
れた壁,障害物座標データより、自走ロボットの前方あ
るいはUターン領域内に障害物が有るか判断する。
Then, the control device determines whether or not there is an obstacle in front of the self-propelled robot or in the U-turn area based on the self-position coordinates, the traveling direction, the stored wall and obstacle coordinate data.

前方に障害物の座標データが有れば、走行停止を行い、
自走ロボットのUターン領域内に障害物データが無けれ
ば左右車輪をUターン駆動を行わせる。
If there is coordinate data of the obstacle ahead, stop running,
If there is no obstacle data in the U-turn area of the self-propelled robot, the left and right wheels are driven to make a U-turn.

Uターン領域内に障害物データが有ればUターンできな
いと判断し、制御装置ではロボットの向きを変えない
で、前記車輪旋回駆動装置で車輪を旋回軸心を中心に車
輪の向きだけを90゜旋回させ、壁あるいは障害物に向っ
て横走行させる。
If there is obstacle data in the U-turn area, it is determined that the U-turn cannot be made, and the control device does not change the orientation of the robot. Turn around and run sideways towards walls or obstacles.

この横走行の走行距離は、前記自己位置座標と、Uター
ン領域内の障害物データの位置座標とにより、自走ロボ
ットから壁あるいは障害物までの距離を演算し、上記横
走行の走行距離を設定する。
The lateral travel distance is calculated by calculating the distance from the self-propelled robot to a wall or an obstacle based on the self-position coordinate and the position coordinate of obstacle data in the U-turn area. Set.

したがって上記横走行では、Uターンでのロボットの前
後先端部の旋回がないので、自走ロボットを壁や障害物
にUターンの場合より近づけることができる。
Therefore, in the lateral running, since the front and rear tip portions of the robot do not turn in the U-turn, the self-propelled robot can be brought closer to the wall or the obstacle than in the U-turn.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を、掃除を目的とした自走掃除
ロボットの例で、図面により説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings using an example of a self-propelled cleaning robot for cleaning purposes.

第3図は、自走掃除ロボットの構成を示す斜視図であ
り、1は左車輪、2は左車輪駆動モータ、3は左車輪の
横走行駆動部、4は右車輪、5は右車輪駆動モータ、6
は右車輪の横走行駆動部、7は超音波送受信器、8は回
転円板、9は回転円板8の回転軸、10は回転円板に固定
されたパラボラアンテナ、11は超音波レーダ回転モー
タ、12は超音波レーダ用エンコーダ、13はジャイロ、14
は掃除機、15はごみ吸口、16は掃除機モータ、17は測定
回路部、18は走行制御部、19は制御用電源、20は駆動用
電源、21はロボット本体フレーム、22はキャスタ、23は
ロボットボディである。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the self-propelled cleaning robot, in which 1 is a left wheel, 2 is a left wheel drive motor, 3 is a lateral drive unit for the left wheel, 4 is a right wheel, and 5 is a right wheel drive. Motor, 6
Is a lateral drive unit for the right wheel, 7 is an ultrasonic transceiver, 8 is a rotating disk, 9 is the rotation axis of the rotating disk 8, 10 is a parabolic antenna fixed to the rotating disk, and 11 is ultrasonic radar rotation. Motor, 12 is an encoder for ultrasonic radar, 13 is a gyro, 14
Is a vacuum cleaner, 15 is a dust suction port, 16 is a vacuum cleaner motor, 17 is a measurement circuit unit, 18 is a traveling control unit, 19 is a control power supply, 20 is a drive power supply, 21 is a robot body frame, 22 is a caster, 23 Is a robot body.

第3図において、ロボット本体フレーム21には、左車輪
1,右車輪4が、また前部中央にキャスタ22が設けられて
いる。左車輪1の横走行駆動部3及び右車輪4の横走行
駆動部6の詳細図を第4図と第5図に示す。
In FIG. 3, the left wheel is provided on the robot body frame 21.
1, a right wheel 4 is provided, and a caster 22 is provided at the center of the front part. Detailed views of the lateral traveling drive unit 3 of the left wheel 1 and the lateral traveling drive unit 6 of the right wheel 4 are shown in FIGS. 4 and 5.

第4図で、1は前記した左車輪、2は左車輪駆動モー
タ、4は右車輪、5は右車輪である。24は車輪1及び4
を横走行させる車輪旋回モータ、25と26はかさ歯車、27
と28はウオーム歯車、29はウオーム歯車軸、30は左車輪
駆動かさ歯車、31は右車回転用かさ歯車、32は左車輪旋
回軸、33は右車輪旋回軸、34は左右車輪が90゜旋回した
ことを検出する旋回スイッチ、35は左右車輪が0゜位置
に戻ったことを検出する復帰スイッチ、36は車輪旋回の
検出カムである。21はこれらの各部を固定あるいは設置
した前記ロボット本体フレームである。第4図のAA断面
が第5図である。第5図で1は前記左車輪、2は左車輪
駆動モータ、21はロボット本体フレーム、27はウオーム
歯車、29はウオーム軸、30は左車輪回転用かさ歯車、32
は旋回軸、32aは旋回軸の軸心である。36は前記車輪旋
回検出カムであり、旋回軸心32aに固定されている。37
は車輪駆動軸、38及び39は車輪駆動軸37の上下に固定し
たかさ歯車、40は左車輪1に固定した歯車、41はウオー
ム歯車27とかみ合うホイル歯車、43は旋回軸の軸心32a
を旋回可能に支持する軸受で本体フレーム21に固定され
ている。44は、車輪1及び車輪駆動軸37の回転数を計測
する左車輪エンコーダ、45は軸37とエンコーダ44の軸を
連結する連結部である。右車輪4の横走行部6は第5図
の36の検出カムがないだけの同一構成である。
In FIG. 4, 1 is the left wheel, 2 is the left wheel drive motor, 4 is the right wheel, and 5 is the right wheel. 24 is wheels 1 and 4
Wheel traverse motor, 25 and 26 bevel gears, 27
And 28 are worm gears, 29 is a worm gear shaft, 30 is a bevel gear for driving the left wheel, 31 is a bevel gear for rotating the right wheel, 32 is a turning shaft for the left wheel, 33 is a turning shaft for the right wheel, and 34 is 90 ° for the left and right wheels. A turning switch for detecting turning, 35 is a return switch for detecting that the left and right wheels have returned to the 0 ° position, and 36 is a wheel turning detection cam. Reference numeral 21 is the robot body frame in which these respective parts are fixed or installed. The AA cross section of FIG. 4 is FIG. In FIG. 5, 1 is the left wheel, 2 is the left wheel drive motor, 21 is a robot body frame, 27 is a worm gear, 29 is a worm shaft, 30 is a bevel gear for rotating the left wheel, and 32 is a worm gear.
Is the turning axis, and 32a is the axis of the turning axis. Reference numeral 36 denotes the wheel turning detection cam, which is fixed to the turning axis 32a. 37
Is a wheel drive shaft, 38 and 39 are bevel gears fixed above and below the wheel drive shaft 37, 40 is a gear fixed to the left wheel 1, 41 is a wheel gear that meshes with the worm gear 27, and 43 is an axis 32a of the turning shaft.
It is fixed to the main body frame 21 by a bearing that supports the rotatably. Reference numeral 44 is a left wheel encoder that measures the number of rotations of the wheel 1 and the wheel drive shaft 37, and 45 is a connecting portion that connects the shaft 37 and the shaft of the encoder 44. The lateral traveling portion 6 of the right wheel 4 has the same structure except that the detection cam 36 of FIG. 5 is not provided.

第5図で、左車輪1は、歯車40と車輪駆動用かさ歯車39
と車輪駆動軸37と歯車38,30を介し、左車輪駆動モータ
2と左車輪用エンコーダ44とに連結され、同様に右車輪
4も第5図の構成で第4図の右車輪駆動モータ5とに連
結されている。これにより、左車輪1と右車輪4とは別
々のモータによって駆動され、これらの車輪の回転数が
別々のエンコーダで測定される。
In FIG. 5, the left wheel 1 includes a gear 40 and a wheel driving bevel gear 39.
And the wheel drive shaft 37 and the gears 38, 30 are connected to the left wheel drive motor 2 and the left wheel encoder 44. Similarly, the right wheel 4 has the configuration of FIG. 5 and the right wheel drive motor 5 of FIG. Linked to and. As a result, the left wheel 1 and the right wheel 4 are driven by different motors, and the rotation speeds of these wheels are measured by different encoders.

自掃掃除ロボットの壁ぎわへ近づく横走行は、ロボット
本体フレーム21及び後で説明するロボットボディ23の向
き、いわゆる自走掃除ロボットの進行方向を変えない
で、左車輪1及び右車輪4の走行方向を90゜旋回させ、
横に走行させる。この車輪の90゜旋回方向を次に述べ
る。
In the lateral running of the self-cleaning robot approaching the wall, the left wheel 1 and the right wheel 4 run without changing the orientation of the robot body frame 21 and the robot body 23 to be described later, that is, the traveling direction of the so-called self-cleaning robot. Turn the direction 90 degrees,
Run sideways. The 90 ° turning direction of this wheel is described below.

この左車輪1及び右車輪4の走行方向の90゜旋回は、第
4図の車輪旋回モータ24を駆動して行う。車輪旋回モー
タ24が回転すると、かさ歯車25,26を介してウオーム軸
9を回転し、左右のウオーム歯車27と28同時に回転す
る。ウオーム歯車27の回転にともない、第5図のウオー
ム歯車27とかみ合うホイル歯車41が回転し、旋回軸32a
が回転し、左車輪1の回転軸BBを形成する旋回軸32が旋
回軸32aの軸心CCを軸に旋回する。この旋回方向は右旋
回である。第5図では、左車輪1の90゜旋回駆動部を示
しているが、左車輪4の90゜旋回駆動部も第5図と同一
構成であり、したがって右車輪4は、左車輪のウオーム
歯車27と同時に回転する第4図のウオーム歯車28の回転
により軸心CCを軸に旋回する。また左車輪1及び右車輪
4の旋回軸32の軸CCとした90゜旋回角度は、第5図の旋
回軸心32aに固定した検出カム36の回転によって、第4
図の検出カム36に接触している旋回スイッチ34がONし、
このON信号を第6図の車輪旋回角度検出回路52で検出し
て、その信号データを中央処理部46に伝達する。中央処
理部46では、検出カム36のON信号を入力すると車輪旋回
モータ24の駆動を停止して、左右車輪の90゜旋回を終
る。
The 90 ° turning of the left wheel 1 and the right wheel 4 in the traveling direction is performed by driving the wheel turning motor 24 shown in FIG. When the wheel turning motor 24 rotates, the worm shaft 9 is rotated via the bevel gears 25 and 26, and the left and right worm gears 27 and 28 rotate simultaneously. Along with the rotation of the worm gear 27, the wheel gear 41 meshing with the worm gear 27 of FIG.
Rotates, and the turning shaft 32 forming the rotation axis BB of the left wheel 1 turns about the axis CC of the turning shaft 32a. This turning direction is a right turn. In FIG. 5, the 90 ° turning drive of the left wheel 1 is shown, but the 90 ° turning drive of the left wheel 4 has the same configuration as in FIG. 5, and therefore the right wheel 4 is the worm gear of the left wheel. The worm gear 28 shown in FIG. 4, which rotates at the same time as 27, rotates about the axis CC. Further, the 90 ° turning angle, which is the axis CC of the turning shaft 32 of the left wheel 1 and the right wheel 4, is changed by the rotation of the detection cam 36 fixed to the turning shaft center 32a of FIG.
The swivel switch 34 in contact with the detection cam 36 in the figure turns on,
This ON signal is detected by the wheel turning angle detection circuit 52 of FIG. 6, and the signal data is transmitted to the central processing unit 46. In the central processing unit 46, when the ON signal of the detection cam 36 is input, the driving of the wheel turning motor 24 is stopped, and the 90 ° turning of the left and right wheels ends.

ロボット本体フレーム21には、超音波レーダが搭載され
ている。第1図の超音波レーダ回転モータ11と回転円板
8の回転軸9が連結され、11の回転によって回転円板8
及びパラボラアンテナ10は回転軸9を中心に回転する。
パラボラアンテナ10と超音波送受信器7では、破線で示
す指向性の鋭い超音波の送受信を行う。回転軸9には超
音波レーダエンコーダ12が連結されており、12によって
パラボラアンテナからの超音波の発射方向が検出され
る。超音波送受信器7から発射された超音波は、部屋の
壁や障害物などに当たると反射され、反射超音波のうち
のパラボラアンテナ10に帰ってきたものが超音波送受信
器で受信され、超音波が発射されてから受信されるまで
の時間と超音波レーダエンコーダ12によって検出される
超音波の発射方向とから、壁や障害物の位置が測定され
る。
An ultrasonic radar is mounted on the robot body frame 21. The ultrasonic radar rotating motor 11 shown in FIG. 1 and the rotating shaft 9 of the rotating disk 8 are connected, and the rotating disk 8 is rotated by the rotation of 11.
Also, the parabolic antenna 10 rotates about the rotation axis 9.
The parabolic antenna 10 and the ultrasonic transmitter / receiver 7 transmit / receive ultrasonic waves having a sharp directivity indicated by a broken line. An ultrasonic radar encoder 12 is connected to the rotating shaft 9, and 12 detects the emitting direction of ultrasonic waves from the parabolic antenna. The ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmitter / receiver 7 are reflected when hitting a wall or an obstacle in the room, and the reflected ultrasonic waves returned to the parabolic antenna 10 are received by the ultrasonic transmitter / receiver, and the ultrasonic waves are transmitted. The position of a wall or an obstacle is measured from the time from the time when is emitted to the time when is received and the emission direction of the ultrasonic waves detected by the ultrasonic radar encoder 12.

さらに、ロボット本体フレーム21には、第1図の自走掃
除ロボットの進行方向の角度変化を計測するためのジャ
イロ13,掃除機14,測定回路部17,走行制御部18のための
制御用電源19,駆動用電源20などが搭載されており、超
音波レーダの超音波送受信器7,回転円板8,パラボラアン
テナ10以外がロボットボディ23で覆われている。掃除機
14には、掃除機モータ16とロボット本体フレーム21の幅
にほぼ等しい幅のごみ吸口15が設けられ、自走掃除ロボ
ットの走行とともに、ロボット本体フレーム21の幅の塵
芥を吸収する。
Further, the robot main body frame 21 has a control power source for the gyro 13, the vacuum cleaner 14, the measurement circuit unit 17, and the traveling control unit 18 for measuring the angle change in the traveling direction of the self-propelled cleaning robot shown in FIG. 19, a driving power source 20, etc. are mounted, and the robot body 23 covers parts other than the ultrasonic transceiver 7 of the ultrasonic radar, the rotating disk 8, and the parabolic antenna 10. Vacuum cleaner
A dust suction port 15 having a width substantially equal to the widths of the cleaner motor 16 and the robot main body frame 21 is provided on the 14 so as to absorb dust of the width of the robot main body frame 21 as the self-propelled cleaning robot travels.

第6図は、第3図における走行制御系の全体を示すシス
テムブロック図であり、46は中央処理部(CPU)、47は
メモリ、48は超音波レーダ検出回路、49はレーダエンコ
ーダ測定回路、50はジャイロ測定回路、51は車輪エンコ
ーダ測定回路、52は車輪の90゜旋回角度検出回路であ
り、他の部分は第3図,第4図,第5図と同一符号をつ
けている。
FIG. 6 is a system block diagram showing the entire traveling control system in FIG. 3, 46 is a central processing unit (CPU), 47 is a memory, 48 is an ultrasonic radar detection circuit, 49 is a radar encoder measurement circuit, Reference numeral 50 is a gyro measuring circuit, 51 is a wheel encoder measuring circuit, 52 is a wheel 90 ° turning angle detecting circuit, and the other parts are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 3, 4, and 5.

第3図の測定回路部17は、第6図の超音波送受信器7の
出力信号を検出する超音波レーダ検出回路48と、超音波
レーダエンコーダ12からのデータを測定するレーダエン
コーダ測定回路49と、ジャイロ13からのデータを測定す
るジャイロ測定回路50と、左車輪エンコーダ44および右
車輪エンコーダ44aのデータを測定する車輪エンコーダ
測定回路51と、90゜旋回スイッチ34及び復帰スイッチ35
の信号を検出する車輪旋回角度検出回路とからなる。一
方、走行制御部18は、前記中央処理部46とメモリ47とか
らなる。中央処理部46は、超音波レーダ検出回路48,レ
ーダエンコーダ測定回路49,ジャイロ測定回路50,車輪エ
ンコーダ測定回路51及び車輪旋回角度検出回路52からの
データを周期的に取り込んで自走掃除ロボットの自己位
置と部屋の壁や障害物の位置を計算し、この結果をメモ
リ47に記憶する。この結果に応じて左右車輪駆動モータ
2,5と、車輪旋回モータ24と、掃除機モータ16及び超音
波レーダ回転モータ11などの制御信号を形成する。
The measurement circuit unit 17 of FIG. 3 includes an ultrasonic radar detection circuit 48 for detecting the output signal of the ultrasonic transmitter / receiver 7 of FIG. 6, and a radar encoder measurement circuit 49 for measuring the data from the ultrasonic radar encoder 12. , A gyro measuring circuit 50 for measuring the data from the gyro 13, a wheel encoder measuring circuit 51 for measuring the data of the left wheel encoder 44 and the right wheel encoder 44a, a 90 ° turning switch 34 and a return switch 35.
And a wheel turning angle detection circuit for detecting the signal of. On the other hand, the traveling control unit 18 includes the central processing unit 46 and the memory 47. The central processing unit 46, the ultrasonic radar detection circuit 48, the radar encoder measurement circuit 49, the gyro measurement circuit 50, the wheel encoder measurement circuit 51 and the wheel turning angle detection circuit 52 periodically fetches data from the self-propelled cleaning robot. The position of the self and the position of the wall or the obstacle of the room are calculated, and the result is stored in the memory 47. Depending on this result, the left and right wheel drive motors
The control signals for the motors 2, 5, the wheel turning motor 24, the cleaner motor 16 and the ultrasonic radar rotation motor 11 are formed.

次に以上の自走掃除ロボットの制御方法を示す。この実
施例の走行制御は、第7図に示すように、基本的には直
進とUターンとを繰り返して走行させ、部屋の壁や障害
物にロボットが接近した時に壁や障害物のきわへ横方向
に移動させるものである。
Next, the control method of the above self-propelled cleaning robot will be shown. As shown in FIG. 7, the traveling control of this embodiment basically causes the vehicle to travel straightly and U-turn repeatedly, and when the robot approaches a wall or obstacle in the room, the wall or obstacle is marked. It is to move in the horizontal direction.

第1図と第2図は、本発明による自走ロボットの制御方
法の実施例を示すフローチャートである。第1図におい
て、自走掃除ロボットの動作開始時には、中央処理部46
は、メモリ47の内容をクリアし、掃除機モータ16を起動
させて掃除を開始させて、次のステップの自走掃除ロボ
ットをUターンさせるための制御フラグ(以下Uターン
フラグという)のリセットと、ロボットを壁や障害物に
向って横に走行(以下横走行という)させるための制御
フラグ(以下横走行フラグという)のリセットをする。
1 and 2 are flowcharts showing an embodiment of a control method for a self-propelled robot according to the present invention. In FIG. 1, when the operation of the self-propelled cleaning robot is started, the central processing unit 46
Clears the contents of the memory 47, activates the cleaner motor 16 to start cleaning, and resets the control flag (hereinafter referred to as the U-turn flag) for making the U-turn of the self-propelled cleaning robot in the next step. , Resets a control flag (hereinafter referred to as lateral running flag) for laterally running the robot toward a wall or an obstacle (hereinafter referred to as lateral running flag).

次のステップでは、室内での自走掃除ロボットの自己位
置が検出される。この自己位置は、一定時間間隔おき
に、左車輪エンコーダ44と右車輪エンコーダ44a及びジ
ャイロ13の出力信号をもとに測定される。左車輪エンコ
ーダ44から左車輪1の回転速度を表すデータ(パルス
数)が出力され、車輪エンコーダ測定回路51でこのデー
タから左車輪1の走行距離が測定される。同様に、右車
輪エンコーダ44aから右車輪4の回転速度を表すデータ
(パルス数)が出力され、このデータから車輪エンコー
ダ測定回路51で右車輪4の走行距離が測定される。また
ジャイロ13からは、一定時間間隔おきに、自走掃除ロボ
ットの進行方向の角度変化量が測定される。この左右車
輪の走行距離と進行方向の角度変化量が中央処理部46に
取り込まれ、自己位置座標が計算される。第7図の53
は、以上で検出した自己位置座標の軌跡を示したもの
で、自己位置データはX−Y座標として得られる。この
X−Y座標は、自走掃除ロボットが作業を行うために部
屋の床面に置かれたときに決まり、その置かれた位置を
原点0とし、そのときのロボットの向いている方向をy
軸、これに直角方向をx軸とする。ロボットの進行方向
のX−Y座標上の角度が、ジャイロ13から測定される角
度変化量の累積で計算される。そして一定時間間隔ごと
に、自走掃除ロボットの自己位置座標が、前記左右車輪
の平均走行距離と、上記進行方向のX−Y座標上の角度
の三角関数との、積により次々に計算される。
In the next step, the self position of the self-propelled cleaning robot in the room is detected. This self-position is measured based on the output signals of the left wheel encoder 44, the right wheel encoder 44a, and the gyro 13 at regular time intervals. Data (pulse number) representing the rotation speed of the left wheel 1 is output from the left wheel encoder 44, and the running distance of the left wheel 1 is measured by the wheel encoder measuring circuit 51 from this data. Similarly, the right wheel encoder 44a outputs data (the number of pulses) representing the rotation speed of the right wheel 4, and the wheel encoder measuring circuit 51 measures the traveling distance of the right wheel 4 from this data. In addition, the gyro 13 measures the amount of change in angle in the traveling direction of the self-propelled cleaning robot at regular time intervals. The traveling distance of the left and right wheels and the angle change amount in the traveling direction are taken into the central processing unit 46, and the self-position coordinates are calculated. 53 in FIG.
Shows the locus of the self-position coordinates detected above, and the self-position data is obtained as XY coordinates. The X-Y coordinates are determined when the self-propelled cleaning robot is placed on the floor of the room to perform the work, the placed position is the origin 0, and the direction in which the robot is facing is y.
The axis, and the direction perpendicular to this is the x axis. The angle on the X-Y coordinate of the moving direction of the robot is calculated by accumulating the angle change amount measured from the gyro 13. Then, the self-position coordinates of the self-propelled cleaning robot are calculated one after another by the product of the average traveling distance of the left and right wheels and the trigonometric function of the angle on the XY coordinates of the traveling direction at regular time intervals. .

次のステップでは、壁や障害物の位置が検出される。壁
や障害物の位置の測定は、第3図,第6図の超音波レー
ダのデータを用いて行われる。第3図の超音波送受器7
及びパラボラアンテナ10は、ロボット上部で回転しなが
ら、超音波の発射と受信を行っている。したがってパラ
ボラアンテナ10が壁あるいは障害物の超音波発射方向に
垂直な面に向いたとき、超音波送受信器7で発射された
超音波はこの垂直面で反射されて、再びパラボラアンテ
ナ10及び超音波送受信器7で受信される。そこで、超音
波が超音波送受信器7から発射されてから壁や障害物の
垂直面で反射され、再び超音波送受信器7で受信される
往復時間と超音波の速度との積により、自走ロボットの
自己位置から壁あるいは障害物までの距離が計測され
る。また壁あるいは障害物の方向は、超音波レーダエン
コーダ12で、パラボラアンテナ10からの超音波の発射及
び受波方向の測定により計測される。この壁あるいは障
害物の位置座標は、第6図のメモリ47に記憶され、その
一例を第7図に示す。第7図は、長方形の部屋の中で、
ロボットが部屋の左下隅から走行を開始して、直進とU
ターンを繰り返して走行している間に検出した部屋の壁
の位置を示したもので、54は左の壁、55は上の壁、56は
右の壁、57は手前の壁のデータである。
In the next step, the location of walls and obstacles is detected. The positions of the walls and obstacles are measured using the ultrasonic radar data shown in FIGS. Ultrasonic transmitter / receiver 7 in FIG.
The parabolic antenna 10 emits and receives ultrasonic waves while rotating above the robot. Therefore, when the parabolic antenna 10 faces a plane perpendicular to the ultrasonic emission direction of a wall or an obstacle, the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic transmitter / receiver 7 are reflected by this vertical plane, and the parabolic antenna 10 and the ultrasonic waves are emitted again. It is received by the transceiver 7. Therefore, the ultrasonic wave is emitted from the ultrasonic wave transmitter / receiver 7 and then reflected by a vertical surface of a wall or an obstacle, and is self-propelled by the product of the round-trip time and the ultrasonic wave speed received by the ultrasonic wave transmitter / receiver 7 again. The distance from the robot's own position to a wall or obstacle is measured. The direction of the wall or obstacle is measured by the ultrasonic radar encoder 12 by emitting ultrasonic waves from the parabolic antenna 10 and measuring the receiving direction. The position coordinates of this wall or obstacle are stored in the memory 47 of FIG. 6, an example of which is shown in FIG. Figure 7 shows a rectangular room
The robot starts running from the lower left corner of the room and goes straight ahead and U
It shows the position of the wall of the room detected while running repeatedly with turns, 54 is the left wall, 55 is the upper wall, 56 is the right wall, 57 is the front wall data .

次のステップでは、以下で得られた自走掃除ロボットと
壁もしくは障害物の位置座標をメモリ47に記憶し、壁や
障害物の位置関係を表す情景地図を作成し、そこに自走
掃除ロボットの走行経路を画く。その1例が第7図であ
る。
In the next step, the position coordinates of the self-propelled cleaning robot and the wall or obstacle obtained in the following are stored in the memory 47, a scene map showing the positional relationship of the wall and the obstacle is created, and the self-propelled cleaning robot is stored there. Draw the driving route of. One example is FIG. 7.

次のステップでは、自走掃除ロボットの進行方向に直進
走行を阻げる壁もしくは障害物があるか否かを判定す
る。先に説明したように、自走掃除ロボットは直進とU
ターンとを繰り返しながら走行するが、中央処理部46で
は、進行方向の壁もしくは障害物との間隔を第7図の情
景地図とロボットの走行経路をもとに常時監視してお
り、この間隔がロボットボディ23の前先端寸法近くにな
ったとき、壁もしくは障害物が有ると判定する。前方に
壁もしくは障害物がなければ、ロボットを直進走行させ
る。この直進走行は、左車輪モータ2と右車輪モータを
同時に回転させ、第5図の歯車30,歯車38,車輪駆動軸3
7,歯車39,歯車40の順に動力を伝達して、左車輪1及び
右車輪4とを駆動することによって行われる。そして前
方に壁もしくは障害物が有ると判定されない限り、直進
走行の結合子Bにより処理は、前記ロボットの位置検
出,障害物の位置検出,位置データの情景地図へのメモ
リ,前方障害物有るかの判断及び直進走行指令の動作が
繰り返えされ、自走掃除ロボットを直進走行させる。こ
の直進走行中、ロボットの位置座標と壁もしくは障害物
の位置座標が検出され、それぞれの位置座標が順次メモ
リ47に記憶され、メモリ47では第7図に示す情景地図が
次第に詳しくなり、そこに自走掃除ロボットの走行経路
も画かれる。
In the next step, it is determined whether or not there is a wall or an obstacle that prevents the self-propelled cleaning robot from traveling straight in the traveling direction. As explained above, self-propelled cleaning robot
Although the vehicle travels while repeating turns, the central processing unit 46 constantly monitors the distance between the wall and the obstacle in the traveling direction based on the scene map of FIG. 7 and the traveling route of the robot. When the size of the front end of the robot body 23 is approached, it is determined that there is a wall or an obstacle. If there are no walls or obstacles ahead, let the robot run straight ahead. In this straight traveling, the left wheel motor 2 and the right wheel motor are simultaneously rotated, and the gear 30, the gear 38, and the wheel drive shaft 3 of FIG.
It is performed by transmitting power in the order of 7, gear 39, gear 40 to drive left wheel 1 and right wheel 4. Unless it is determined that there is a wall or an obstacle ahead, the process is performed by the straight traveling connector B to detect the position of the robot, the position of the obstacle, the memory of the position data to the scene map, and whether there is an obstacle ahead. And the operation of the straight running command are repeated, causing the self-propelled cleaning robot to run straight. During this straight running, the position coordinates of the robot and the position coordinates of the wall or obstacle are detected, and the respective position coordinates are sequentially stored in the memory 47. In the memory 47, the scene map shown in FIG. The travel route of the self-propelled cleaning robot is also drawn.

直進走行中に、前方に壁もしくは障害物が有ると判定す
ると、次のステップで自走掃除ロボットを停止させ、U
ターンあるいは横走行であることを示すフラグ(旋回中
フラグという)をセットすす。
If it is determined that there is a wall or an obstacle ahead while the vehicle is traveling straight, the self-propelled cleaning robot is stopped in the next step, and U
A flag indicating that the vehicle is turning or traveling laterally (called a turning flag) is set.

次のステップでは、Uターン方向及び横走行方向の反転
を行う。先に説明したように、自走掃除ロボットは、壁
や障害物に近づくまでは直進走行とUターンとを繰り返
して走行させ、壁や障害物にロボットが接近した時に、
壁や障害物のきわへ横方向に走行させるが、第7図で
は、軌跡53で示すように、最初のUターン方向は右方向
であるが、次のUターンは左方向に行われる。つまりU
ターンする毎にその方向は右と左に交互に変わり、これ
によって自走掃除ロボットはy軸方向に往復走行しつつ
x軸方向に進むことになる。ロボットが壁に接近して横
走行をさせる時点第7図の57では、横走行の方向をどち
らにするか決定する必要があり、この横走行の方向は、
前のUターンでのUターン方向の逆の方向を指定する。
すなわち第7図の57の横走行の方向は、前の58でのUタ
ーンが左Uターンであるので、その逆の右方向に指定す
る。前のUターンが右Uターンであれば、横走行の方向
は左に指定する。
In the next step, the U-turn direction and the lateral traveling direction are reversed. As described above, the self-propelled cleaning robot repeatedly runs straight ahead and makes a U-turn until it approaches a wall or obstacle, and when the robot approaches the wall or obstacle,
The vehicle is run laterally to the wall or obstacle, but in FIG. 7, the first U-turn direction is rightward, but the next U-turn is leftward, as shown by a locus 53. That is U
With each turn, the direction alternates between right and left, which causes the self-propelled cleaning robot to travel in the x-axis direction while reciprocating in the y-axis direction. At the time point 57 in FIG. 7 when the robot approaches the wall and runs laterally, it is necessary to decide which direction the lateral running should be.
Specifies the opposite direction of the U-turn direction on the previous U-turn.
That is, the direction of lateral running 57 in FIG. 7 is designated to the opposite right direction because the U-turn at the previous 58 is a left U-turn. If the previous U-turn is a right U-turn, the direction of lateral running is specified as left.

次のステップでは、Uターン可能かを判定する。ここで
自走掃除ロボットのUターンの方法を第8図で説明す
る。第8図は右Uターンの例で、1aはUターン前の左車
輪、1bはUターン後の左車輪、4aは右車輪、23aはUタ
ーン前のロボットボディ、23bはUターン後のロボット
ボディ、61aは自走掃除ロボット自己位置としている左
右車輪の中央点のUターン前の位置、61bはUターン後
の自己位置、62aと62bはロボットボディの左前先端部、
63aと63bはロボットボディほ左後先端部である。右Uタ
ーンは、右車輪4aを停止させて、左車輪1aを前進方向に
駆動し、ロボットボディ23aを右車輪4aを中心に旋回さ
せる。このUターンを行うことにより、掃除機14のごみ
吸口15の幅はロボットボディ23a,23bの幅にほぼ等しい
から、Uターン前後の掃除範囲はEbだけオーバラップす
る。このUターンは、ロボットボディ23a,23bの先端か
ら車輪軸までの距離と、右車輪4aを中心にしたロボット
ボディの前先端部62a,62b及び後先端部63a,63bの回転範
囲で決まる領域a1b1c1d1内に壁や障害物がない時に可能
である。Uターン可能であれば、Uターン走行を指令す
るUターンフラグをセットし、処理をBに戻す。Uター
ン中は、第1図のロボット位置座標の検出,障害物の位
置検出,位置データの情景地図へのメモリ,次の旋回中
かの判断yes,旋回走行終りかの判断NO,結合子Bへ戻る
動作を繰り返す。Uターンが終れば、上記旋回走行終り
かの判断はyesとなり、つづいて旋回中フラグがリセッ
トされ、前記直進走行の動作に移り、第8図の矢印65の
方向に再び直進走行させる。以上のUターンの場合、壁
64のきわに幅Eaの掃除残りが生じる。
In the next step, it is determined whether a U-turn is possible. Here, a U-turn method of the self-propelled cleaning robot will be described with reference to FIG. Fig. 8 shows an example of right U-turn, 1a is left wheel before U-turn, 1b is left wheel after U-turn, 4a is right wheel, 23a is robot body before U-turn, 23b is robot after U-turn. The body, 61a is the position before the U-turn of the center point of the left and right wheels, which is the self-propelled cleaning robot self-position, 61b is the self-position after the U-turn, 62a and 62b are the front left tip of the robot body,
63a and 63b are the left rear tip of the robot body. In the right U-turn, the right wheel 4a is stopped, the left wheel 1a is driven in the forward direction, and the robot body 23a is turned around the right wheel 4a. By performing this U-turn, the width of the dust suction port 15 of the cleaner 14 is substantially equal to the width of the robot bodies 23a, 23b, so that the cleaning ranges before and after the U-turn overlap by Eb. This U-turn is an area a determined by the distance from the tip of the robot body 23a, 23b to the wheel shaft and the rotation range of the front tip 62a, 62b and the rear tip 63a, 63b of the robot body about the right wheel 4a. Possible when there are no walls or obstacles in 1 b 1 c 1 d 1 . If the U-turn is possible, the U-turn flag for instructing the U-turn traveling is set, and the process is returned to B. During the U-turn, the robot position coordinates shown in FIG. 1 are detected, the position of the obstacle is detected, the position data is stored in the scene map, the judgment whether the next turning is being made yes, the judgment that the turning traveling is finished NO, the connector B Repeat the operation to return to. When the U-turn is over, the determination as to whether or not the turning traveling is finished is yes, the flag during turning is reset, the operation proceeds to the straight traveling operation, and the vehicle travels straight again in the direction of arrow 65 in FIG. For the above U-turns, the wall
Uncleaned portion of width Ea is generated at 64 creases.

前ステップのUターン可能かの判断で、壁もしくは障害
物が第8図の前記領域a1b1c1d1に有り、Uターンできな
い場合、次のステップの壁や障害物に向って横走行の動
作に移る。ここで横走行の動作を説明する。第9図は、
右側に横走行する例であり、1cは横走行前の左車輪、1d
は横走行させるために車輪のみ90゜右旋回させた後の左
車輪、1eは壁69に向って横走行後の左車輪、1fは壁に接
近した後車輪のみ逆に90゜左旋回させて車輪の走行方向
を横走行前と同じロボットの進行方向に戻した後の左車
輪、4cは横走行前の右車輪、4dは横走行させるために車
輪のみ90゜右旋回させた後の右車輪、4eは壁69に向って
横走行後の右車輪、4fは壁に接近した後車輪のみ逆に90
゜左旋回させて走行方向を横走行前と同じ方向に戻した
後の右車輪、23cは横走行前のロボットボディ、23dは横
走行で壁69に接近した後のロボットボディ、67cと67dは
第5図の左車輪の旋回時32aの軸心CCの横走行前と壁接
近後の位置、68cと68dは右車輪の旋回軸の軸心CCの横走
行前と壁接近後の位置、66cはこの自走掃除ロボットの
自己位置と考えている位置で、上記左車輪の旋回軸心67
cと右車輪の旋回軸心68cの中央点である。この66cはま
た第1図の超音波レーダのパラボラアンテナ10の回転軸
9の回転軸心と一致させて、自己位置座標と壁もしくは
障害物の検知位置とを関連させている。66dは同様に壁
接近後の左右車輪の旋回軸心67dと68dの中央点である。
69は部屋の壁である。横走行の動作は、まず左車輪1cと
右車輪4cを、ロボットボディ23cの向きを変えないで、1
dと4dまでの軸心67c,68cを中心にそれぞれ90゜右旋回さ
せる。左右車輪の90゜旋回方法は、前に説明したよう
に、第4図の車輪旋回モータ24を駆動し、第5図の旋回
軸32を旋回させて行い、旋回角度90゜の検出は検出カム
36と旋回スイッチ34で検出する。
If there is a wall or obstacle in the area a 1 b 1 c 1 d 1 shown in FIG. 8 and it is not possible to make a U-turn, it is judged that the U-turn in the previous step is possible. Move on to the operation of running. Here, the operation of lateral traveling will be described. Figure 9 shows
This is an example of lateral running to the right, 1c is the left wheel before lateral running, and 1d
Is the left wheel after turning only 90 ° to the side for lateral running, 1e is the left wheel after running laterally toward the wall 69, and 1f is the left wheel after approaching the wall and turning only the reverse 90 ° to the left Left wheel after returning the running direction of the wheel to the same direction of travel of the robot as before the lateral running, 4c is the right wheel before lateral running, and 4d is the right wheel after turning only 90 ° for lateral running. Right wheel, 4e is the right wheel after traveling laterally toward the wall 69, and 4f is only 90 after the rear wheel approaching the wall
゜ Right wheel after turning left to return the direction of travel to the same direction as before horizontal running, 23c is the robot body before horizontal running, 23d is the robot body after approaching the wall 69 by horizontal running, and 67c and 67d are Fig. 5 shows the position of the axis CC of the left wheel when turning 32a CC before the lateral running and after approaching the wall, and 68c and 68d are the positions of the axis CC of the turning axis of the right wheel before the lateral running and after approaching the wall, 66c. Is the position considered to be the self-position of this self-propelled cleaning robot.
c and the center point of the right wheel turning axis 68c. This 66c is also aligned with the rotation axis of the rotation axis 9 of the parabolic antenna 10 of the ultrasonic radar of FIG. 1 to associate the self position coordinates with the detection position of the wall or obstacle. Similarly, 66d is the center point between the turning axes 67d and 68d of the left and right wheels after the approach of the wall.
69 is the wall of the room. To move laterally, first move the left wheel 1c and the right wheel 4c without changing the orientation of the robot body 23c.
Rotate 90 ° to the right around the axes 67c and 68c up to d and 4d. The 90 ° turning method for the left and right wheels is performed by driving the wheel turning motor 24 shown in FIG. 4 and turning the turning shaft 32 shown in FIG. 5 as described above.
Detected by 36 and turning switch 34.

次にロボットの自己位置の点66cから壁69までの距離L
を第7図の情景地図の右側の壁56のデータから計算す
る。その壁までの距離Lに応じて、第9図の左車輪1dと
右車輪4dを1eと4eまで、距離lだけ壁69に向って横に走
行させる。この横走行によりロボットボディ23dを壁69
にLcまで接近させる。次に左車輪1eと右車輪4eを1fと4f
まで、前記90゜右旋回とは逆に、90゜左旋回させて、左
右車輪の走行方向を、横走行前の状態に戻す。つづいて
左車輪1fと4fは、ロボットボディ23dが壁69に沿うよう
に後退させる。その後退走行は、第7図の59から60に示
すように後方に壁58もしくは障害物が検知されるまで行
われる。
Next, the distance L from the point 66c of the robot's own position to the wall 69
Is calculated from the data on the wall 56 on the right side of the scene map in FIG. According to the distance L to the wall, the left wheel 1d and the right wheel 4d shown in FIG. 9 are moved laterally to the wall 69 by a distance 1 to 1e and 4e. By this lateral running, the robot body 23d is wall 69
To Lc. Then the left wheel 1e and the right wheel 4e to 1f and 4f
Up to 90 ° to the left, turn 90 ° to the left to return the running direction of the left and right wheels to the state before the lateral running. Subsequently, the left wheels 1f and 4f retract the robot body 23d along the wall 69. The backward traveling is performed until the wall 58 or an obstacle is detected backward as shown at 59 to 60 in FIG.

以上が横走行の動作であるが、横走行に入る前に上記の
横走行の走行距離lを決定しなければならない。そこで
第1図のフローチャートに戻るが、前ステップのUター
ン可能かの判断でUターンできないと判定された場合、
次のステップで横走行可能かの判断と横走行距離の決定
を行う。この横走行距離lの演算方法を第2図に示し、
第2図は第1図の横走行距離の決定という処理のサブル
ーチンである。第2図でL及びlは長さを表し、Lは第
7図の57、第9図の66cで示す自走掃除ロボットの自己
位置点から部屋の壁まで距離を、Laは第8図のUターン
可能な壁までの距離の最小距離、Lbは第8図のロボット
ボディ23の幅から前に説明した掃除のオーバラップ幅Eb
を差し引いた長さ、Lcは第9図の横走行させた後のロボ
ットボディ23dと壁とのすきま幅、lは横走行させるべ
き走行距離をそれぞれ示す。
The above is the operation of the lateral traveling, but the traveling distance 1 of the lateral traveling must be determined before entering the lateral traveling. Then, returning to the flowchart of FIG. 1, when it is determined that the U-turn cannot be made in the determination of the U-turn that is possible in the previous step,
In the next step, it is determined whether or not the vehicle can laterally travel and the lateral travel distance is determined. The calculation method of this lateral traveling distance l is shown in FIG.
FIG. 2 is a subroutine of the process of determining the lateral traveling distance in FIG. In Fig. 2, L and l represent lengths, L is the distance from the self-positioning point of the self-propelled cleaning robot shown by 57 in Fig. 7 and 66c in Fig. 9 to the wall of the room, and La is in Fig. 8. The minimum distance to the wall at which U-turning is possible, Lb is the width of the robot body 23 in FIG.
Lc is the clearance width between the robot body 23d and the wall after the lateral traveling in FIG. 9, and l is the traveling distance to be laterally traveling.

第2図において、横走行の走行距離lは、自走掃除ロボ
ットの自己位置から壁までの距離Lに応じて、LがLb<
L≦Laの範囲の場合は、ロボットボディ23の幅から掃除
のオーバラップ幅Ebを引いた長さLbに決定される。また
壁までの距離Lが、Lc<L≦Lbの範囲の場合は、走行距
離lは、壁までの距離Lから横走行後のロボットボディ
と壁とのすきま幅Lcを引いた長さL−Lcに決定される。
さらに壁までの距離LがL<Lcの場合、横走行はできな
いと判断して次の走行距離lをl=0にする。横走行可
能ならば、次に横走行を指令するフラグ(横走行フラグ
という)をセットし、結合子Bに戻る。
In FIG. 2, the traveling distance 1 for lateral traveling is Lb <Lb <, depending on the distance L from the self-position of the self-propelled cleaning robot to the wall.
In the case of L ≦ La, the length Lb is determined by subtracting the cleaning overlap width Eb from the width of the robot body 23. Further, when the distance L to the wall is in the range of Lc <L ≦ Lb, the traveling distance l is the length L− which is the distance L to the wall minus the clearance width Lc between the robot body and the wall after lateral traveling. Determined by Lc.
Further, when the distance L to the wall is L <Lc, it is determined that lateral traveling is not possible, and the next traveling distance 1 is set to 1 = 0. If lateral traveling is possible, then a flag for commanding lateral traveling (referred to as lateral traveling flag) is set and the process returns to the connector B.

横走行中は、第1図のロボット位置座標の検出,障害物
の位置検出,位置データの情景地図へのメモリ,次の旋
回中フラグ有るかの判断yes,旋回走行終りかの判断NO,
結合子Bへ戻るのを動作を繰り返す。
While the vehicle is running laterally, the robot position coordinates shown in FIG. 1 are detected, the position of the obstacle is detected, the position data is stored in the scene map, the judgment whether the next turning flag is present yes, the judgment whether the turning movement is finished NO,
The operation is repeated to return to the connector B.

横走行は、第7図に示すメモリ内の情景地図では57から
59まで壁56に向って横に走行し、つづいて壁56に沿って
59から60まで後退走行する。
Lateral running starts from 57 in the scene map in memory shown in FIG.
Drive sideways towards wall 56 until 59, then along wall 56
Drive backwards from 59 to 60.

横走行の終ると第1図の旋回走行終りかの判断がyesと
なり、次の旋回中フラグをリセットして結合子Bに戻
る。
When the lateral traveling is over, the determination as to whether the turning traveling is finished in FIG. 1 becomes yes, the flag during the next turning is reset, and the routine returns to the connector B.

横走行が終り、第7図の60の点に達すると、もはやUタ
ーンや後退ができなくなり、かつ前方はすでに59から60
の走行で掃除がすんでいるので直進走行の必要もない。
したがって第1図の処理は、前方に障害物が有るかの判
断がyes(第7図の走行経路53,57,59,60は障害物の1つ
と見なす)、Uターン可能かはNO,横走行可能かはNOと
進み、次のステップで、掃除終りかを判定する。
When the traverse is over and you reach point 60 in Fig. 7, you can no longer make a U-turn or retreat, and 59 to 60 already ahead.
No need to go straight as the cleaning is completed by running.
Therefore, in the process shown in FIG. 1, it is determined whether there is an obstacle in the front (yes, the traveling routes 53, 57, 59, 60 shown in FIG. 7 are regarded as one of the obstacles), and whether the U-turn is possible or not, the lateral direction. If it is possible to drive, proceed with NO, and in the next step, determine whether cleaning is completed.

この判定は、第6図のメモリ47に形成された第7図の例
で示す情景地図と自走掃除ロボットが走行した経路とか
ら未掃除エリアを探すことによって行われる。第7図の
場合には、掃除が終ったものと判定されるが、室内に障
害物があったり部屋が四角形でない場合などに、未掃除
エリアが存在する場合がある。未掃除エリアが見つかる
と、自走掃除ロボットをその未掃除エリアに走行させ、
つづいて処理を結合子Aに戻し、未掃除エリアに対して
上記の直進,Uターン,横走行等の動作が行われる。
This determination is performed by searching for an uncleaned area from the scene map shown in the example of FIG. 7 formed in the memory 47 of FIG. 6 and the route traveled by the self-propelled cleaning robot. In the case of FIG. 7, it is determined that cleaning has been completed, but there may be an uncleaned area when there are obstacles in the room or the room is not square. When an uncleaned area is found, run a self-propelled cleaning robot in the uncleaned area,
Subsequently, the process is returned to the connector A, and the above-described straight ahead movement, U-turn, lateral running, etc. are performed on the uncleaned area.

以上のように、この実施例では、自走掃除ロボットを壁
ぎわや障害物のきわ(第9図のLc)まで簡単かつ正確に
接近させることができ、壁や障害物のきわの掃除のやり
残しをなくすことができる。また実施例では、横走行で
左右車輪の旋回と回転という簡単な駆動制御だけです
み、従来のような吸引口ブラシの操作制御や吸引口を出
したことによるロボットの外形形状の変化を考慮した走
行制御をなくしてもよく、走行方法の判断や決定に要す
る時間を短縮でき、かつ吸引口ブラシの駆動装置が不要
であるのでロボットボディも小形化できる。したがっ
て、超音波レーダで得られるまわりの壁や障害物の位置
データ及び情景地図データの変化にすばやく対応できる
ことになる。
As described above, in this embodiment, the self-propelled cleaning robot can easily and accurately approach a wall or an obstacle (Lc in FIG. 9) to clean the wall or the obstacle. You can eliminate the residue. Further, in the embodiment, only the simple drive control of turning and rotating the left and right wheels in lateral traveling is required, and the conventional operation control of the suction port brush and the change in the outer shape of the robot due to the suction port being taken into consideration. The traveling control may be eliminated, the time required for the determination and determination of the traveling method can be shortened, and since the drive device for the suction port brush is unnecessary, the robot body can be downsized. Therefore, it is possible to quickly respond to changes in the position data of the surrounding walls and obstacles obtained by the ultrasonic radar and the scene map data.

なお、第1図,第2図,第7図〜第9図では、壁につい
て説明したが、障害物であっても同様である。また、上
記実施例では、自走ロボットとして掃除機を搭載したも
のとしたが、塗装を行うなどの他の作業を行うものであ
ってもよいことは明らかである。
In addition, although the wall is described in FIGS. 1, 2, and 7 to 9, the same applies to an obstacle. Further, in the above-described embodiment, the vacuum cleaner is mounted as the self-propelled robot, but it is obvious that other work such as painting may be performed.

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、自走ロボットを
壁ぎわや障害物のきわまで簡単でかつ正確に接近させる
ことができる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, there is an effect that the self-propelled robot can easily and accurately approach a wall or an obstacle.

また自走ロボットに載置される掃除機及び塗装装置など
の作業機器を制御する必要がなく、車輪のみ走行制御だ
けでよいので制御の簡略化ができ、かつ作業機器の機構
部や駆動部の簡略化され自走ロボットの小形化も図れ
る。これら制御の簡略化と作業機器の簡略化及び自走ロ
ボットの小形化とにより、自走ロボットの走行方法の判
断や決定を迅速に行うことができ、部屋の壁や障害物に
対応して自走ロボットの動作変化を迅速に行え、作業時
間を大幅に短縮できる効果がある。
In addition, it is not necessary to control the work equipment such as the vacuum cleaner and the coating device mounted on the self-propelled robot, and only the traveling control of the wheels is required, so that the control can be simplified, and the mechanical unit and the drive unit of the work equipment can be controlled. It is simplified and the self-propelled robot can be miniaturized. By simplifying these controls, simplifying the work equipment, and downsizing the self-propelled robot, it is possible to quickly determine and determine the traveling method of the self-propelled robot and respond to the walls and obstacles in the room. The operation of the running robot can be changed quickly, and the working time can be significantly shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図と第2図は本発明による自走ロボットの走行制御
方法の一実施例を示すフローチャート、第3図は自走ロ
ボットの一具体例を示す構成図、第4図と第5図は本発
明の車輪駆動装置の一実施例を示す構成図、第6図は第
3図,第4図,第5図に示した自走ロボットにおける走
行制御系全体を示すシステムブロック図、第7図は自走
ロボットの制御装置で認識される情景地図データを示す
説明図、第8図は自走ロボットのUターン方法を示す説
明図、第9図は本発明の自走ロボットの走行方法を示す
説明図である。 1,1a〜1f……左車輪、2……左車輪モータ、 3,6……横走行駆動部、4,4a〜4f……右車輪、 5……右車輪モータ、7……超音波送受信器、 10……パラボラアンテナ、 12……超音波レーダエンコーダ、 13……ジャイロ、14……掃除機、 15……ごみ吸口、17……測定回路部、 18……走行制御部、 21……ロボット本体フレーム、 24……車輪旋回モータ、27,28……ウオーム歯車、 29……ウオーム軸、32……車輪旋回軸、 32a……旋回軸心、34……旋回スイッチ、 35……復帰スイッチ、 36……車輪旋回角度の検出カム、 37……車輪駆動軸、 30,38,39,40……かさ歯車、 44,44a……車輪エンコーダ、 46……中央処理部、 52……車輪旋回角度検出回路。
1 and 2 are flowcharts showing an embodiment of a traveling control method for a self-propelled robot according to the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram showing a specific example of the self-propelled robot, and FIGS. 4 and 5 are FIG. 7 is a system block diagram showing the entire traveling control system of the self-propelled robot shown in FIGS. 3, 4, and 5, and FIG. 7 is a configuration diagram showing an embodiment of a wheel drive device of the present invention. Is an explanatory view showing scene map data recognized by the control device of the self-propelled robot, FIG. 8 is an explanatory view showing a U-turn method of the self-propelled robot, and FIG. 9 is a travel method of the self-propelled robot of the present invention. FIG. 1,1a ~ 1f ... left wheel, 2 ... left wheel motor, 3,6 ... lateral traveling drive unit, 4,4a ~ 4f ... right wheel, 5 ... right wheel motor, 7 ... ultrasonic transmission and reception Instrument, 10 ... Parabolic antenna, 12 ... Ultrasonic radar encoder, 13 ... Gyro, 14 ... Vacuum cleaner, 15 ... Dust suction port, 17 ... Measuring circuit section, 18 ... Travel control section, 21 ... Robot body frame, 24 …… Wheel turning motor, 27,28 …… Worm gear, 29 …… Worm axis, 32 …… Wheel turning axis, 32a …… Swing axis center, 34 …… Swing switch, 35 …… Return switch , 36 …… Wheel turning angle detection cam, 37 …… Wheel drive shaft, 30,38,39,40 …… Bevel gear, 44,44a …… Wheel encoder, 46 …… Central processing unit, 52 …… Wheel turning Angle detection circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】自走ロボット本体の向きを変化させないで
車輪を旋回させる車輪旋回駆動装置と、この車輪旋回角
度を測定する旋回角度測定装置と、車輪の走行距離測定
装置と、走行方向を測定する方向測定装置と、超音波に
よって物体までの距離および方向を測定する超音波物体
検知装置と、前記走行距離測定装置と方向測定装置とか
ら得られる自己位置座標と超音波物体検知装置から得ら
れる物体の位置座標とを記憶する記憶装置と、この記憶
装置のデータをもとに前記車輪旋回駆動装置を制御する
制御装置とを備えた自走ロボットにおいて、前記制御装
置で、記憶装置に記憶した自己位置座標及び走行方向と
物体の位置座標データとを読み出し、その自己位置座標
と物体の位置座標データより、自走ロボットを走行前方
に物体が有るまで直進走行させ、走行前方に物体が有れ
ば走行停止とUターンをさせる車輪駆動制御を行い、前
記物体の位置座標データが、自走ロボットのUターン領
域に有り、制御装置でUターンできないと判断した場合
に、自走ロボット本体の向きを変化させないで、前記車
輪旋回駆動装置を前記旋回角度測定装置での測定角度を
もとに90゜旋回させて車輪の走行方向を自走ロボット本
体の向きに対して直角方向に向け、この車輪を、前記記
憶装置に記憶されている自走ロボットの自己位置座標デ
ータと障害物などの物体の位置座標データをもとに、自
己位置から物体までの距離に応じた距離だけ走行させ、
自走ロボット本体を部屋の壁や障害物などの物体に向っ
て横方向に接近させることを特徴とした自走ロボットの
走行制御方法。
1. A wheel turning drive device for turning a wheel without changing the orientation of a self-propelled robot body, a turning angle measuring device for measuring the wheel turning angle, a wheel distance measuring device, and a running direction. Direction measuring device, an ultrasonic object detecting device that measures the distance and direction to an object by ultrasonic waves, self-position coordinates obtained from the mileage measuring device and the direction measuring device, and the ultrasonic object detecting device In a self-propelled robot equipped with a storage device that stores the position coordinates of an object and a control device that controls the wheel turning drive device based on the data of this storage device, the control device stores the storage device in the storage device. The self-position coordinate and the traveling direction and the position coordinate data of the object are read out, and from the self-position coordinate and the position coordinate data of the object, until the object is in front of the self-propelled robot If there is an object in front of the vehicle, the vehicle is driven to stop and make a U-turn. The position coordinate data of the object is in the U-turn area of the self-propelled robot and the control device cannot make a U-turn. When the judgment is made, the direction of the self-propelled robot main body is not changed, and the wheel turning drive device is turned 90 ° based on the angle measured by the turning angle measuring device so that the traveling direction of the wheels is changed. Orient the wheel in a direction perpendicular to the direction, based on self-position coordinate data of the self-propelled robot stored in the storage device and position coordinate data of an object such as an obstacle, from the self-position to the object. Run only the distance according to the distance,
A traveling control method for a self-propelled robot, characterized in that the self-propelled robot main body is laterally approached toward an object such as a wall or an obstacle in a room.
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