JP2003256041A - 自立走行装置及びその監視方法と遠隔操作方法 - Google Patents

自立走行装置及びその監視方法と遠隔操作方法

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JP2003256041A
JP2003256041A JP2002053001A JP2002053001A JP2003256041A JP 2003256041 A JP2003256041 A JP 2003256041A JP 2002053001 A JP2002053001 A JP 2002053001A JP 2002053001 A JP2002053001 A JP 2002053001A JP 2003256041 A JP2003256041 A JP 2003256041A
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Tadashi Matsushiro
忠 松代
Hidetoshi Imai
秀利 今井
Hiroo Oshima
裕夫 大島
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 離れた位置においても画像情報により障害物
検出や異常状態の把握を的確に行うことができる自立走
行装置を提供する。 【解決手段】 本体１を移動走行させる走行手段２０
と、走行手段２０を制御する走行制御手段２１と、本体
１の走行距離を計測する走行距離計測手段２２と、本体
１の走行方向を検出する走行方向検出手段２３と、前方
や周囲や床面の少なくとも何れかの状態を画像情報とし
て取得する画像情報取得手段１５と、画像情報取得手段
１５からの情報を処理して対象物又は障害物を認識する
画像認識手段２５と、画像認識手段２５による認識デー
タに応じて走行制御手段２１に制御データを出力する制
御手段１３と、画像情報取得手段１５からの情報を外部
の画像表示手段２８に出力する画像情報出力手段２９を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自立走行装置に関
し、特に離れた位置においても画像情報により障害物検
出や異常状態の把握を的確に行えるようにした自立走行
装置及びその監視方法と遠隔操作方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、自走式掃除機等の自走作業機
器に関して種々の制御方式のものが提案されている。
【０００３】例えば、特開２０００−３４２４９６号公
報には、本体を移動させる走行手段と、走行手段の制御
を行う走行制御手段と、本体の走行距離を検出する走行
距離検出手段と、本体の走行方向を検出する走行方向検
出手段と、前方や周囲の障害物が所定距離内に近づいた
ことを検出する障害物検出手段と、内蔵された走行マッ
プデータと障害物検出手段からの検出データに基づいて
走行制御手段に制御データを出力する制御手段とを備
え、障害物を認識して補正しながら設定された走行ルー
トを走行するようにしたものが開示されている。さら
に、この公報には障害物検出手段の他に、カメラと画像
処理手段を設けて制御手段に障害物情報を入力すること
が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光センサや
超音波センサや磁気センサ等の障害物検出手段による検
出はスポット的であるため、多くの情報を得るためには
多数のセンサを配置する必要があり、十分な情報を得ら
れずに、障害物に干渉して異常を発生する恐れが多いと
いう問題がある。また、その問題を緩和するために、カ
メラを配置して画像認識によって障害物を認識するよう
にすることも開示されているが、画像処理手段で画像情
報を処理して障害物を検出する場合、背景画像から対象
物や障害物を弁別して処理・判断には限界があるととも
に、その処理によって多くの情報が無視されることにな
り、障害物と干渉する異常を完全に回避できず、またそ
の異常状態を的確に把握することができないという問題
がある。
【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、離れ
た位置においても画像情報により障害物検出や異常状態
の把握を的確に行うことができる自立走行装置及びその
監視方法と遠隔操作方法を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の自立走行装置
は、本体を移動走行させる走行手段と、走行手段を制御
する走行制御手段と、本体の走行距離を計測する走行距
離計測手段と、本体の走行方向を検出する走行方向検出
手段と、前方や周囲や床面の少なくとも何れかの状態を
画像情報として取得する画像情報取得手段と、画像情報
取得手段からの情報を処理して対象物又は障害物を認識
する画像認識手段と、画像認識手段による認識データに
応じて走行制御手段に制御データを出力する制御手段
と、画像情報取得手段からの情報を通信回線を通じて外
部の画像表示手段に出力するための信号を出力する画像
情報出力手段を備えたものであり、画像認識手段による
誤検出や未検出のために異常が発生した場合などに画像
情報を外部の画像表示手段に出力することで画像情報と
して把握することができ、異常処理を的確に行うことが
できる。
【０００７】また、画像情報取得手段からの情報を、携
帯端末あるいはサービス会社に伝送する手段を設ける
と、異常状態の画像情報を携帯端末を携帯している作業
者等やサービス会社に直接伝達することができ、異常に
対して速やかに的確な対処を行うことができる。
【０００８】また、本体を移動走行させる走行手段と、
走行手段を制御する走行制御手段と、本体の走行距離を
検出する走行距離検出手段と、本体の走行方向を検出す
る走行方向検出手段と、前方や周囲や床面の少なくとも
何れかの状態を画像情報として取得する画像情報取得手
段と、画像情報取得手段からの情報を処理して対象物又
は障害物を認識する画像認識手段と、画像認識手段によ
る認識データに応じて走行制御手段に制御データを出力
する制御手段と、画像認識手段による認識データを記憶
する記憶手段とを備えると、後の作業時に記憶手段から
読み出した情報に基づいて走行制御することで、的確な
走行制御を行うことができる。
【０００９】また、記憶手段は、本体を配置して走行さ
せる各領域毎に画像認識手段による認識データを記憶す
るように構成し、制御手段を、各領域に応じて対応する
画像認識手段による認識データを読みだして走行制御手
段に制御データを出力するように構成すると、各領域に
おける作業時に記憶手段から読み出した情報に基づいて
走行制御することで、的確な走行制御を行うことができ
る。
【００１０】また、画像表示手段に表示された情報に基
づいて遠隔操作される制御データ又は作成される制御デ
ータ又はその両方を記憶する記憶手段を設けると、例え
ば異常時や作業を行う領域間で本体を移動させる場合な
どに、画像を見ながら遠隔操作して走行させることで、
異常に対する的確な対処を行ったり、次の領域の作業に
遠隔操作で移行できる等、使い勝手が向上する。
【００１１】また、画像情報取得手段を３６０°内の任
意の範囲の画像情報を取り込み可能に構成すると、任意
の方向の画像情報を得ることができる。
【００１２】また、画像情報取得手段を本体が走行しよ
うとする方向の画像情報を取り込むように構成すると、
必要な情報を遅滞なく的確に得ることができる。
【００１３】また、画像情報取得手段を本体が走行しよ
うとする方向の床面の画像情報を取り込むように構成す
ると、走行に最も必要な情報を遅滞なく的確に得ること
ができる。
【００１４】また、本体に複数の画像情報取得手段を設
けると、障害物等の形状や位置を立体的に認識すること
ができ、障害物等をより的確に認識して走行制御するこ
とができる。
【００１５】また、本体が、吸引力を発生する電動送風
機と吸引力が作用して床面の塵埃を吸引する吸い込み具
を有する掃除手段を備えている自走式掃除機に上記構成
を適用することで、使い勝手のよい自走式掃除機を得る
ことができる。
【００１６】また、本発明の自立走行装置の監視方法
は、床面を作業しながら自走する自立走行装置に設けた
画像情報取得手段にて被作業領域の状態を画像情報とし
て取得し、その画像情報を通信回線を通じて外部の情報
端末に送信し、情報端末に表示された画像より被作業領
域の作業状況を監視するものである。
【００１７】また、本発明の自立走行装置の遠隔操作方
法は、床面を作業しながら自走する自立走行装置に設け
た画像情報取得手段にて被作業領域の状態を画像情報と
して取得し、その画像情報を通信回線を通じて外部の情
報端末に送信し、情報端末に表示された被作業領域の作
業状況に応じて自立走行装置の走行と作業の少なくとも
一方を制御する信号を通信回線を通じて自立走行装置に
送信して操作するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の自立走行装置を自
走式掃除機に適用した一実施形態について、図１〜図３
を参照して説明する。
【００１９】本実施形態の自走式掃除機の基本構成を示
す図１、図２において、１は走行しながら掃除を行う本
体で、左右の駆動輪２を駆動モータ３で駆動することで
走行し、かつ左右の各駆動輪２を独立して回転制御する
ことで任意の方向に方向転換するように構成されてい
る。４は本体１の後部底面に回転自在に取付けられた従
動輪で、本体１はこの従動輪４と駆動輪２の３輪で重量
が支えられている。５は吸引力を発生する電動送風機
で、吸気通路６、フィルタ７、ダストボックス８を介し
て吸い込み具１０に連通されている。吸い込み具１０
は、本体１の前部底面に配設され、支点９ａで上下揺動
自在に支持された支持アーム９に取付けられて本体１に
対して上下動可能に支持されている。また、吸い込み具
１０の吸い込み口にはモータにて駆動される回転ブラシ
（図示せず）が設けられている。
【００２０】１１は電力源としての充電可能な電池で、
電源スイッチ１２を介して本体１の電気回路に接続さ
れ、電力を供給する。１３はマイクロコンピュータ及び
その他の制御回路から成る制御手段である。１４は本体
１の後方上面に配設された操作パネルで、液晶などの表
示手段の上に透明なタッチスイッチからなる操作手段を
配置して構成されている。
【００２１】１５は本体１の前部に配設されたＣＣＤカ
メラ等の画像情報取得手段であり、前方の障害物や掃除
床面の状況の画像を取得できるように構成されている。
また、この画像情報取得手段１５は好適には左右に首振
り可能に構成され、制御手段１３にて自動的に本体１が
走行しようとする方向に向き、走行方向の画像情報を取
り込むように構成され、特に走行方向の床面の的確な画
像情報が得られるように、上下方向の視角が狭い場合に
は上下にも首振り可能に構成される。さらに、画像情報
取得手段１５を３６０°回転可能に構成したり、左右の
駆動輪２の逆回転による本体１の旋回動作とを組み合わ
せることで、３６０°内の任意の範囲の画像情報を取り
込み可能に構成することもできる。
【００２２】また、本体１には、画像情報取得手段１５
と併用して、前方、左側方、右側方、後方の障害物まで
の距離を光で検出する障害物検知センサ１６や、左前
方、右前方、左後方、右後方の床面までの距離を光で検
出する床面距離センサ１７などの距離検出手段が設けら
れている。
【００２３】次に、上記のような構成の自走式掃除機に
おける制御構成について、図３を参照して説明する。図
３において、制御手段１３は、駆動輪２と駆動モータ３
からなる走行手段２０を駆動制御する走行制御手段２１
を制御するように構成されている。また、図示は省略し
ているが、電動送風機５を駆動制御する電動送風機駆動
手段や、吸い込み具１０の回転ブラシを駆動するモータ
を駆動制御するモータ駆動手段などを制御するように構
成されている。
【００２４】制御手段１３には、本体１の走行距離を計
測する走行距離計測手段２２と、本体１の所定の基準方
向に対する回転角度から走行方向を検出するジャイロス
コープなどから成る走行方向検出手段２３からの検出デ
ータが入力されて本体１の走行経路をトレースし、本体
１の現在位置を認識するように構成されている。
【００２５】また、制御手段１３には、本体１と周囲の
障害物までの距離を計測する上記障害物検知センサ１６
や床面距離センサ１７などの距離検出手段２４からの検
出データ、及び画像情報取得手段１５による画像情報を
処理して障害物や床面に関する情報を認識する画像認識
手段２５からの情報が入力されている。
【００２６】制御手段１３は、上記障害物や床面に関す
る情報と、本体１の現在位置情報と、画像認識手段２５
からの障害物や床面に関する情報と、距離検出手段２４
による検出データに基づいて走行制御手段２１を制御す
るように構成されている。また、制御手段１３は掃除す
る各部屋などの各領域毎に画像認識手段２５からの情報
を記憶手段２６に記憶し、各領域に対して所定の作業を
行う場合に対応する情報を読み出して走行制御手段２１
を制御するように構成されている。
【００２７】また、制御手段１３は、無線やインターネ
ット等を介して、作業者が携帯している携帯端末やサー
ビス会社のパソコン等の外部情報端末２７に接続されて
おり、本体１が障害物と干渉して走行停止した場合や、
随時に外部情報端末２７から要求された場合に、走行位
置や画像認識手段２５からの情報などの本体１の走行情
報を外部情報端末２７に送信するように構成されてい
る。また、外部情報端末２７は画像表示手段２８を備え
ており、外部情報端末２７からの要請による制御手段１
３からの指令で画像情報出力手段２９が動作して画像情
報取得手段１５による画像情報を画像表示手段２８に表
示されるように構成されている。さらに、外部情報端末
２７から指令することで、制御手段１３を介して走行制
御手段２１を制御し、走行手段２０を遠隔操作できるよ
うに構成されており、必要時には画像表示手段２８の画
像を見ながら走行手段２０を遠隔操作して本体１を手動
走行させることができるようになっている。
【００２８】以上の構成によれば、被掃除面を掃除しな
がら自走する自走式掃除機の本体１に設けた画像情報取
得手段１５にて被掃除面の状態を画像情報として取得
し、その画像情報を通信回線を通じて外部情報端末２７
に送信し、外部情報端末２７の画像表示手段２８に画像
を表示することにより被掃除面の掃除状況を監視するこ
とができる。例えば、画像認識手段２５や距離検出手段
２４による誤検出や未検出のために異常が発生した場合
などに、その異常状態を携帯端末を携帯している作業者
等やサービス会社のパソコンなどの外部情報端末２７の
画像表示手段２８に画像情報として表示させることがで
きるので、異常状態を的確に把握して異常処理を行うこ
とができる。
【００２９】特に、外部情報端末２７が、画像表示手段
２８を備えるとともに走行制御手段２１に対する遠隔操
作機能を有しているので、被掃除面を掃除しながら自走
する自走式掃除機の本体１に設けた画像情報取得手段１
５にて被掃除面の状態を画像情報として取得し、その画
像情報を通信回線を通じて外部情報端末２７に送信し、
外部情報端末２７の画像表示手段２８に画像を表示し、
その画像を見ながら被掃除面の作業状況に応じて自走式
掃除機の走行と掃除作業の少なくとも一方を制御する信
号を通信回線を通じて自走式掃除機の本体１に送信して
操作することができる。例えば異常時の対処や作業領域
間で本体１を移動させる場合などに、画像を見ながら遠
隔操作して走行させることで、異常に対する的確な対処
を行ったり、次の領域の作業に遠隔操作で移行できる
等、使い勝手が向上する。
【００３０】また、画像認識手段２５による認識データ
を記憶する記憶手段２６を設け、この記憶手段２６に本
体１を走行させて作業を行う各領域毎に画像認識手段２
５による認識データを記憶させ、各領域における作業時
に、制御手段１３が記憶手段２６から当該領域に対応す
る画像認識手段２５による認識データを読みだし、読み
出した情報に基づいて走行制御するようにしているの
で、各領域において本体１を的確かつ効率的に走行制御
して作業を行うことができる。
【００３１】また、画像情報取得手段１５を３６０°内
の任意の範囲の画像情報を取り込み可能に構成すると、
任意の方向の画像情報を得ることができ、また画像情報
取得手段１５を本体１が走行しようとする方向の画像情
報を取り込むように構成すると、必要な情報を遅滞なく
的確に得ることができ、特に画像情報取得手段１５を本
体１が走行しようとする方向の床面の画像情報を取り込
むように構成すると、走行に最も必要な情報を遅滞なく
的確に得ることができる。
【００３２】上記実施形態の説明では、本体１に単一の
画像情報取得手段１５を配設した例を示したが、図４に
示すように、複数の画像情報取得手段１５を適当間隔あ
けて配設すると、障害物等の形状や位置を立体的に認識
することができ、障害物等をより的確に認識して走行制
御することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、以上の説明から明らか
なように、本体の走行手段と走行制御手段と走行距離検
出手段と走行方向検出手段と、前方や周囲や床面の少な
くとも何れかの状態を画像情報として取得する画像情報
取得手段と、画像情報取得手段からの情報を処理して対
象物又は障害物を認識する画像認識手段と、画像認識手
段による認識データに応じて走行制御手段に制御データ
を出力する制御手段とを備えて自立走行するように構成
された自立走行装置において、画像情報取得手段からの
情報を外部の画像表示手段に出力する画像情報出力手段
を設けたので、画像認識手段による誤検出や未検出のた
めに異常が発生した場合などに画像情報を外部の画像表
示手段に出力することで画像情報として把握することが
でき、異常処理を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自立走行装置を自走式掃除機に適用し
た一実施形態における本体の内部を透視した斜視図であ
る。
【図２】同実施形態の本体の縦断側面図である。
【図３】同実施形態における制御構成を示すブロック図
である。
【図４】同実施形態の自走式掃除機の変形例における本
体の内部を透視した斜視図である。
【符号の説明】
１ 本体 ５ 電動送風機 １０ 吸い込み具 １３ 制御手段 １５ 画像情報取得手段 ２０ 走行手段 ２１ 走行制御手段 ２２ 走行距離計測手段 ２３ 走行方向検出手段 ２５ 画像認識手段 ２６ 記憶手段 ２７ 外部情報端末 ２８ 画像表示手段 ２９ 画像情報出力手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 裕夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3B057 DA00 5H223 AA06 AA20 DD07 FF03 5H301 AA02 BB11 BB14 CC03 CC06 CC10 DD01 DD07 DD17 EE07 FF05 FF13 FF16 FF18 GG09 GG11 GG16 KK05 KK10 KK19 LL01 LL11 LL14

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体を移動走行させる走行手段と、走行
    手段を制御する走行制御手段と、本体の走行距離を計測
    する走行距離計測手段と、本体の走行方向を検出する走
    行方向検出手段と、前方や周囲や床面の少なくとも何れ
    かの状態を画像情報として取得する画像情報取得手段
    と、画像情報取得手段からの情報を処理して対象物又は
    障害物を認識する画像認識手段と、画像認識手段による
    認識データに応じて走行制御手段に制御データを出力す
    る制御手段と、画像情報取得手段からの情報を通信回線
    を通じて外部の画像表示手段に出力するための信号を出
    力する画像情報出力手段を備えたことを特徴とする自立
    走行装置。
  2. 【請求項２】 画像情報取得手段からの情報を、携帯端
    末あるいはサービス会社に伝送する手段を設けたことを
    特徴とする請求項１記載の自立走行装置。
  3. 【請求項３】 本体を移動走行させる走行手段と、走行
    手段を制御する走行制御手段と、本体の走行距離を検出
    する走行距離検出手段と、本体の走行方向を検出する走
    行方向検出手段と、前方や周囲や床面の少なくとも何れ
    かの状態を画像情報として取得する画像情報取得手段
    と、画像情報取得手段からの情報を処理して対象物又は
    障害物を認識する画像認識手段と、画像認識手段による
    認識データに応じて走行制御手段に制御データを出力す
    る制御手段と、画像認識手段による認識データを記憶す
    る記憶手段とを備えたことを特徴とする自立走行装置。
  4. 【請求項４】 記憶手段は、本体を配置して走行させる
    各領域毎に画像認識手段による認識データを記憶するよ
    うに構成し、制御手段を、各領域に応じて対応する画像
    認識手段による認識データを読みだして走行制御手段に
    制御データを出力するように構成したことを特徴とする
    請求項３記載の自立走行装置。
  5. 【請求項５】 画像表示手段に表示された情報に基づい
    て遠隔操作される制御データ又は作成される制御データ
    又はその両方を記憶する記憶手段を設けたことを特徴と
    する請求項１〜４の何れかに記載の自立走行装置。
  6. 【請求項６】 画像情報取得手段を３６０°内の任意の
    範囲の画像情報を取り込み可能に構成したことを特徴と
    する請求項１〜５の何れかに記載の自立走行装置。
  7. 【請求項７】 画像情報取得手段を本体が走行しようと
    する方向の画像情報を取り込むように構成したことを特
    徴とする請求項１〜５の何れかに記載の自立走行装置。
  8. 【請求項８】 画像情報取得手段を本体が走行しようと
    する方向の床面の画像情報を取り込むように構成したこ
    とを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の自立走行
    装置。
  9. 【請求項９】 本体に複数の画像情報取得手段を設けた
    ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の自立走
    行装置。
  10. 【請求項１０】 本体は、吸引力を発生する電動送風機
    と吸引力が作用して床面の塵埃を吸引する吸い込み具を
    有する掃除手段を備えていることを特徴とする請求項１
    〜９の何れかに記載の自立走行装置。
  11. 【請求項１１】 床面を作業しながら自走する自立走行
    装置に設けた画像情報取得手段にて被作業領域の状態を
    画像情報として取得し、その画像情報を通信回線を通じ
    て外部の情報端末に送信し、情報端末に表示された画像
    より被作業領域の作業状況を監視することを特徴とする
    自立走行装置の監視方法。
  12. 【請求項１２】 床面を作業しながら自走する自立走行
    装置に設けた画像情報取得手段にて被作業領域の状態を
    画像情報として取得し、その画像情報を通信回線を通じ
    て外部の情報端末に送信し、情報端末に表示された被作
    業領域の作業状況に応じて自立走行装置の走行と作業の
    少なくとも一方を制御する信号を通信回線を通じて自立
    走行装置に送信して操作することを特徴とする自立走行
    装置の遠隔操作方法。
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