JP2004326692A - Autonomous travelling robot - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業対象領域を自律走行し、地図を作成しつつ作業を行う自律走行ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自律走行ロボットは、予め作成された作業領域の地図を記憶しておき、作業計画に基づいて地図を参照しながら作業領域を走行して作業を行うものや、予め作業領域の周囲を1周させて作業領域の地図を作成して記憶し、作業計画に基づいて地図を参照しながら作業領域を走行して作業を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平05−46239号公報(段落「0012」〜「0024」等)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、予め作業領域の周囲を1周させて地図を作成するものでは、地図を作成するのに手間かがかかり、特に、複雑な形状の作業領域の地図を事前に作成する場合には多大な時間を要し、実際の作業を終了するまでの作業時間が長くかかるという問題があった。
本発明は、予め作業領域の地図を記憶すること無く作業領域に対して短時間で確実な作業ができる自律走行ロボットを提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走行手段と作業手段を備え、走行手段にて自律走行しながら作業手段にて作業を行う自律走行ロボットにおいて、作業対象領域内に存在する障害物を検知する障害物検知手段と、作業対象領域をセル単位に分割し、作業時、この作業対象領域に障害物検知手段が検知した障害物及び作業手段により作業済みとなった位置をセル単位で記録して地図を作成する地図作成手段と、作業時、現在位置から地図中の最も近い未作業セルを認識する認識手段と、障害物検知手段が進行方向前方に障害物を検知した時、認識手段が認識した未作業セルまで走行手段を走行制御する制御手段とを備えたことにある。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は、本発明を自走式掃除ロボットに適用したものについて述べる。
【0007】
図1及び図2は自走式掃除ロボットの構成を示す図で、下部が略円形状で上部が略半球形状になっている筐体1の前面上部に各種ボタンや表示器等を設けた操作パネル2を配置し、前記筐体1の下部に前面から側面に跨ってバンパー3を設け、そのバンパー3上に障害物検知手段として超音波センサからなる複数の障害物センサ4を配置している。前記障害物センサ4は、例えば、前面から見える位置に所定の間隔をあけて3個配置し、左右の側面に所定の間隔をあけて2個ずつ配置している。障害物センサ4は、前方及び左右の障害物を検出する。
【0008】
前記筐体1内には、作業手段として、クリーナモータ5とこのモータ5で回転するファン6とこのファン6の回転により底部に設けた吸込口7から塵を吸込んで集める集塵室8が収納されている。
【0009】
また、前記筐体1の底部略中央の左右にそれぞれ左駆動輪9a、右駆動輪9bを取り付け、この各駆動輪9a,9bをそれぞれ左走行モータ10a、右走行モータ10bで回転駆動するようにしている。前記各駆動輪9a,9b及び各走行モータ10a,10bは走行手段を構成している。そして、前記各駆動輪9a,9bの回転をそれぞれロータリー式エンコーダ11a、11bで検出するようにしている。
【0010】
前記筐体1の底部後端中央には回転自在で方向が左右に自由に旋回する旋回輪12が取り付けられている。また、前記筐体1内には、CPU、ROM、RAM等の制御回路部品を組み込んだ回路基板13及び各部に電源を供給するバッテリ14が収納されている。
【0011】
図3は制御部の構成を示すブロック図で、21は制御部本体を構成するCPU、22はこのCPU21が各部を制御するプログラムが格納されたROM、23は各種のデータを格納するメモリを設けたRAMである。また、24は前記操作パネル2、障害物センサ4、クリーナモータ5を回転制御するモータ制御部25、左右の走行モータ10a,10bを回転制御するモータ制御部26及び前記左右のエンコーダ11a,11bに対して信号の入出力制御を行うI/Oポートである。前記CPU21と、ROM22、RAM23及びI/Oポート24とはバスライン28を介して電気的に接続されている。
【0012】
図4は制御部の構成を機能的に示す機能ブロック図で、この掃除ロボットは、機能的には、前記RAM23からなり、前記バッテリ14によって電源のバックアップを受けている記憶部31、前記CPU21、ROM22、I/Oポート24の複合体からなる制御部32を有する。
【0013】
前記記憶部31には、作業対象領域に対して作成される地図を記憶するための地図記憶部311が設けられている。
前記制御部33は、前記モータ制御部26を制御する走行制御部321、前記左右のエンコーダ11a,11bの出力から移動量と移動方向を算出し、この算出した移動量と移動方向から現在の位置を推定する自己位置推定部322、前記モータ制御部25を制御するクリーナ制御部323、掃除対象領域をセル単位に分割し、掃除作業時、この掃除対象領域に前記障害物センサ4が検知した障害物及び掃除済みとなった位置をセル単位で記録して地図を作成する地図作成部324を設けている。
【0014】
掃除ロボットは、掃除を開始すると、先ず、地図記憶部311のマップを初期化する。マップとしては、図5に示す属性マップMA1と図6に示すポテンシャルマップMA2の2つ用意する。これらのマップMA1、MA2は作業対象領域をセル単位に分割している。
【0015】
前記属性マップMA1は、作業対象領域を未掃除領域、掃除済み領域、走行不能領域という属性で管理するマップであり、それぞれ対応するセルを未作業セル、作業済みセル、走行不能セルと称する。前記ポテンシャルマップMA2は、作業対象領域内においてある位置から任意の位置までの経路長をポテンシャルとして表現するマップである。
【0016】
掃除ロボットは、マップを初期化すると、図7に示す走行制御を行うようになっている。先ず、S1にて、進行方向を整える。これは、左右の走行モータ10a,10bを駆動制御して正面が進行方向に向くように旋回する。続いて、S2にて、左右の走行モータ10a,10bを駆動制御して直進走行を行う。このとき、同時にクリーナモータ5を駆動制御して床面の掃除を行う。そして、S3にて、障害物センサ4が前方に壁などの障害物があることを検知すると、障害物の近くまで移動した後、走行を停止する。
【0017】
この動作において、掃除ロボットは、常に、自己位置推定部322により自己位置を推定し、また、障害物センサ4によって前方及び左右の障害物の有無を検知し、属性マップMA1に掃除済み領域と障害物の位置を走行不能領域として記録する。なお、属性マップMA1においては初期化した段階では全てが未掃除領域となっている。
【0018】
障害物を検知し、停止すると、続いて、S4にて、属性マップMA1から最も近い未掃除領域を検索する。この未掃除領域の検索は、前記ポテンシャルマップMA2を使用する。すなわち、図6に示すように、掃除ロボットRCの現在位置を中心としたポテンシャルマップを作成する。ここでは掃除ロボットRCの現在位置のポテンシャルを−1とし、距離が離れるに従ってポテンシャルを「1」から順に大きくしている。
【0019】
また、前記属性マップMA1において障害物のために走行不能領域として記録した位置に相当するポテンシャルマップMA2のセルに走行禁止ポテンシャルとして、例えば無限大∞を与える。また、掃除ロボットRCが走行不能領域に近づき過ぎないようにマージンを取る。すなわち、走行禁止ポテンシャルを与えたセルの周囲のセルにも走行禁止ポテンシャルを与える。
【0020】
従って、前記属性マップMA1に記録した掃除済み領域が図中斜線で示す領域M1で、走行不能領域が図中クロスで示す領域M2で、未掃除領域が図中白で示す領域M3であったとすると、未掃除領域が存在することを判断し、未掃除領域M3のうち、最も近い未掃除セルを検索する。最も近い未掃除セルはポテンシャルマップMA2における未掃除領域の中でポテンシャルがもっとも小さいセルとなる。図6ではポテンシャルが「8」のセルとなる。
【0021】
最も近い未掃除セルを検索すると、続いて、S5にて、Point To Point走行制御(以下、PTP走行制御と称する。)を行う。すなわち、掃除ロボットRCは、未掃除領域M3のうちの最も近いセルを目的地点としてそこへ最短経路で走行する計画を行う。この計画は、ポテンシャルマップMA2を利用する。すなわち、目的地点のポテンシャル「8」からポテンシャルが順に小さくなるようにセルを辿って現在位置まで到達する経路を算出することで最短経路を求めることができる。そして、この求めた経路を図6に矢印で示すように逆に辿って走行する。これによって、掃除ロボットRCを、走行不能領域M2を迂回しながら未掃除領域M3のうちの最も近い未掃除セルへ最短経路で移動できる。
【0022】
S5におけるPTP走行制御を終了すると、再びS1に戻って進行方向を整え、直進走行を繰り返す。そして、S4にて、未掃除領域M3が無くなったことを判断すると、一連掃除制御を終了する。
【0023】
例えば、図8に示すような周囲が壁41に囲まれ、かつ、壁41の対向面から突出した1対の障害物42,43がある四角形状の部屋を掃除することを想定する。この部屋に対してX軸とY軸を図に示すように定めておく。
【0024】
先ず、掃除ロボットRCは、左下隅のA位置で進行方向をY軸の正方向に整え、B位置へ向かって直進走行し、掃除を行う。やがて、前方に障害物を検知し、B位置で停止する。
【0025】
そして、最も近い未掃除セルを検索する。このときの最も近い未掃除セルは右隣りのセルとなるので、掃除ロボットRCは右に90度向きを変えてそのセルまで移動する。この位置で進行方向をY軸の負方向に整え、C位置へ向かって直進走行し、掃除を行う。やがて、前方に障害物を検知し、C位置で停止する。
【0026】
そして、最も近い未掃除セルを検索する。このときの最も近い未掃除セルは左隣りのセルとなるので、掃除ロボットRCは左に90度向きを変えてそのセルまで移動する。この位置で進行方向をY軸の正方向に整え、D位置へ向かって直進走行し、掃除を行う。
このようにして、連続した未掃除領域が続いている作業領域では、この一連の走行制御によって掃除ロボットRCは一般的なジグザグ走行しながら掃除を行うとともに属性マップMA1に掃除済み領域M1及び走行不能領域M2を記録する。
【0027】
掃除ロボットRCは、D位置に到達すると、最も近い未掃除セルを検索するが、D位置では左右のいずれにも隣接した未掃除セルはない。このときは、最も近い未掃除セルとしてE位置を検索する。そして、D位置からE位置へPTP走行制御によって移動する。
【0028】
掃除ロボットRCはE位置に到達すると、進行方向を整えてから直進し、前方に障害物を検出すると最も近い未掃除セルを検索し、その位置までPTP走行制御によって移動する。この一連の動作を繰り返して図中矢印で示すような走行を行いながら掃除を行う。そして、F位置に到達すると、この位置でも最も近い未掃除セルを検索するが、ここでは左右のいずれにも等距離の位置に未掃除セルが存在する。このような場合に対処するためにX軸やY軸の正負のどちらを優先するかのデフォルトルールを予め定めておく。例えば、X軸の負方向を優先した場合は、掃除ロボットRCは左に90度向きを変えてそのセルまで移動する。この位置で進行方向をY軸の負方向に整え、G位置へ向かって直進走行し、掃除を行う。やがて、前方に障害物を検知し、G位置で停止する。
【0029】
そして、最も近い未掃除セルを検索する。このときの最も近い未掃除セルは左側のH位置となるので、掃除ロボットRCは左に90度向きを変えPTP走行制御によってH位置まで移動となるので、H位置に到達すると、進行方向をY軸の正方向に整え、I位置へ向かって直進し掃除を行う。こうしてI位置まで到達すると、作業対象領域は全て掃除済み領域と走行不能領域になっているので、未掃除領域はなく掃除は終了することになる。
【0030】
図9は図8に示すレイアウトの部屋を掃除したときの属性マップMA1の記録状態を示した図で、セル分割された全体は作業対象領域であり、最初はすべて未掃除領域M3になっている。そして、掃除ロボットRCがA位置から移動を開始して掃除を行いつつ掃除済み領域M1を記録するとともに障害物センサ4で障害物を検知し、走行不能領域M2として記録する。
【0031】
従って、掃除ロボットRCがI位置の手前のH′位置へ到達した時には属性マップMA1の記録状態は図9に示すようになっている。このときには、まだ、前方の壁を障害物センサ4で検知していないので、白で示す領域はすべて未掃除領域M3になっている。その後掃除ロボットRCが走行すると右側にある壁が障害物として検知されるようになり、掃除ロボットRCがI位置に到達した前方の壁が障害物として検知されると、掃除済み領域M1の周囲が全て走行不能領域M2で囲まれる。この時点で、掃除ロボットは走行不能領域M2の外側には移動できないと判断するため、走行不能領域M2の外側の未掃除領域M3を、M2と同様と見なす。これにより、未掃除領域がなくなったものと判断して掃除を終了する。
【0032】
このように、予め作業領域の地図を作成してから掃除を行うではなく、掃除を行いながら作業対象領域の各セルを掃除済み領域と走行不能領域として埋めながら地図を作成し、未掃除領域が無くなった時点で掃除終了としているので、掃除作業を短時間で行うことができる。しかも、未掃除領域を常に確認しながら掃除を行うので、未掃除領域を残すことはなく確実な掃除ができる。
【0033】
また、掃除ロボットRCを最も近い未掃除セルに移動させるのに、ポテンシャルマップMA2を使用し、目的地点のポテンシャルからポテンシャルが順に小さくなるようにセルを辿って掃除ロボットCRの位置まで到達する経路を算出し、この算出した経路を逆に辿って走行するので、目的とする未掃除領域の最も近いセルへ最短経路で移動でき、従って、短時間で移動できる。
【0034】
図10は周囲が壁41に囲まれた四角形状の部屋の中にコの字形の障害物44がある場合の掃除経路を示している。この部屋に対してもX軸とY軸を図に示すように定めておく。
【0035】
先ず、掃除ロボットRCは、左下隅のA位置で進行方向をY軸の正方向に整え、B位置へ向かって直進走行し、掃除を行う。やがて、前方に障害物を検知し、B位置で停止する。そして、最も近い未掃除セルとして右隣りのセルを検索し、掃除ロボットRCは右に90度向きを変えてそのセルまで移動する。この位置で進行方向をY軸の負方向に整えC位置へ向かって直進走行し、掃除を行う。やがて、前方に障害物を検知し、C位置で停止する。
【0036】
そして、最も近い未掃除セルとして左隣りのセルを検索し、掃除ロボットRCは左に90度向きを変えてそのセルまで移動する。この位置で進行方向をY軸の正方向に整え直進走行し、掃除を行う。そして、障害物センサ4がD位置で障害物44を検知するので、掃除ロボットRCは停止する。
【0037】
ここで、最も近い未掃除セルとして右隣りのセルを検索し、掃除ロボットRCは右に90度向きを変えてそのセルまで移動する。この位置で進行方向をY軸の負方向に整え直進走行し、掃除を行い、前方に壁41を検知し、E位置で停止する。
このようにして、掃除ロボットRCは前方に障害物を検出すると最も近い未掃除セルを検索してPTP走行制御によって走行しながら掃除を行うとともに、属性マップMA1に掃除済み領域M1及び走行不能領域M2を記録する。
【0038】
掃除ロボットRCは、やがてF位置に到達すると、この位置でも最も近い未掃除セルを検索するが、ここでは左右のいずれにも等距離の位置に未掃除セルが存在する。例えば、X軸の負方向を優先していれば、掃除ロボットRCは左に90度向きを変えてそのセルまで移動する。この位置で進行方向をY軸の負方向に整え直進走行し、掃除を行い、前方に障害物44を検知し、G位置で停止する。
【0039】
その後も掃除ロボットRCは走行しながら掃除を行うとともに、属性マップMA1に掃除済み領域M1及び走行不能領域M2を記録する。そして、H位置に到達すると、その左右両隣りには未掃除セルが無く、掃除ロボットRCは最も近い未掃除セルとしてI位置を検索し、その位置へPTP走行制御によって移動する。
【0040】
I位置に到達した掃除ロボットRCはY軸の負方向へ向かって直進走行し、掃除を行い、前方に障害物44を検知し、J位置で停止する。このJ位置で最も近い未掃除セルを検索するが、直ぐ近くには無く、最も近い未掃除セルとしてK位置を検索する。掃除ロボットRCはJ位置からK位置までPTP走行制御によって移動する。
【0041】
K位置に到達すると、右に90度向きを変え進行方向をY軸負方向に整えてから直進し掃除を行う。やがて、前方に壁41を検知し、L位置で停止する。そして、最も近い未掃除セルを検索するが、残っている未掃除領域はM位置近傍のみであり、掃除ロボットRCは向きを反転し、Y軸の正方向へ直進走行して掃除を行う。そして、障害物センサ4がM位置で壁41を検知すると掃除ロボットRCは停止する。M位置に到達すると、作業対象領域は全て掃除済み領域と走行不能領域になっているので、未掃除領域はなく掃除は終了することになる。
【0042】
このように掃除する部屋のレイアウトが複雑であっても、短時間で確実な掃除ができる。
なお、この実施の形態は、本発明を掃除ロボットに適用したものについて述べたがこれに限定するものではなく、走行しながら掃除以外の他の作業を行うロボットにも適用できるものである。
【0043】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、予め作業領域の地図を記憶すること無く作業領域に対して短時間で確実な作業ができる自律走行ロボットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る掃除ロボットの外部構成を示す正面図。
【図2】同実施の形態に係る掃除ロボットの内部構成を示す一部切欠した側面図。
【図3】同実施の形態における制御部のハード構成を示すブロック図。
【図4】同実施の形態における制御部の構成を機能的に示す機能ブロック図。
【図5】同実施の形態における地図記憶部に形成される属性マップの例を示す図。
【図6】同実施の形態における地図記憶部に形成されるポテンシャルマップの例を示す図。
【図7】同実施の形態における掃除ロボットの走行制御を示す流れ図。
【図8】同実施の形態における掃除ロボットによる掃除走行例を示す図。
【図9】図8の掃除走行例における属性マップの記録状態を示す図。
【図10】同実施の形態における掃除ロボットによる他の掃除走行例を示す図。
【符号の説明】
4…障害物センサ、5…クリーナモータ、9a,9b…駆動輪、10a,10b…走行モータ、11a,11b…ロータリー式エンコーダ、21…CPU、22…ROM、23…RAM、311…地図記憶部、321…走行制御部、322…自己位置推定部、323…クリーナ制御部、324…地図作成部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an autonomous traveling robot that travels autonomously in a work target area and performs work while creating a map.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an autonomous mobile robot stores a map of a work area created in advance and performs work while traveling in the work area while referring to the map based on a work plan. 2. Description of the Related Art There is known a work area in which a map of a work area is created and stored, and the work is performed while traveling in the work area while referring to the map based on a work plan (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-05-46239 (paragraphs "0012" to "0024" etc.)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where a map is created by making a single round around the work area in advance, it takes time and effort to create the map. Particularly, when a map of a work area having a complicated shape is created in advance, a large amount of work is required. There is a problem that it takes time, and it takes a long time to complete the actual work.
The present invention provides an autonomous mobile robot capable of performing a reliable work in a short time in a work area without storing a map of the work area in advance.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an autonomous traveling robot that includes a traveling unit and a working unit, and performs an operation with the working unit while autonomously traveling with the traveling unit.In the autonomous traveling robot, an obstacle detecting unit that detects an obstacle existing in a work target area, Map creation that divides the work target area into cells and records the obstacles detected by the obstacle detection means and the positions where work has been completed by the work means in this work target area in cell units at the time of work and creates a map Means, a recognition means for recognizing the closest unworked cell in the map from the current position at the time of work, and traveling to the unworked cell recognized by the recognition means when the obstacle detection means detects an obstacle ahead in the traveling direction. Control means for controlling travel of the means.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an embodiment in which the present invention is applied to a self-propelled cleaning robot will be described.
[0007]
1 and 2 show the configuration of a self-propelled cleaning robot. An operation in which various buttons, indicators, and the like are provided on the front upper portion of a
[0008]
In the
[0009]
Also, a left
[0010]
At the center of the bottom rear end of the
[0011]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control unit.
[0012]
FIG. 4 is a functional block diagram functionally showing the configuration of the control unit. This cleaning robot is functionally composed of the
[0013]
The
The control unit 33 calculates a moving amount and a moving direction from outputs of the left and
[0014]
When cleaning starts, the cleaning robot first initializes a map in the
[0015]
The attribute map MA1 is a map for managing the work target area with attributes of an uncleaned area, a cleaned area, and a non-travelable area, and the corresponding cells are referred to as an unworked cell, a completed cell, and a non-travelable cell, respectively. The potential map MA2 is a map expressing a path length from a certain position to an arbitrary position in the work target area as a potential.
[0016]
When the cleaning robot initializes the map, the cleaning robot performs the traveling control shown in FIG. First, in S1, the traveling direction is adjusted. In this case, the left and right traveling
[0017]
In this operation, the cleaning robot always estimates the self-position by the self-
[0018]
When an obstacle is detected and stopped, subsequently, in S4, the closest uncleaned area is searched from the attribute map MA1. The search for the uncleaned area uses the potential map MA2. That is, as shown in FIG. 6, a potential map centering on the current position of the cleaning robot RC is created. Here, the potential of the current position of the cleaning robot RC is set to −1, and the potential is sequentially increased from “1” as the distance increases.
[0019]
In addition, for example, infinity 与 え る is given as a travel prohibition potential to a cell of the potential map MA2 corresponding to a position recorded as a travel impossible area due to an obstacle in the attribute map MA1. In addition, a margin is set so that the cleaning robot RC does not approach the travel impossible area too much. That is, the traveling prohibition potential is also applied to cells around the cell to which the traveling prohibition potential is applied.
[0020]
Therefore, it is assumed that the cleaned area recorded in the attribute map MA1 is an area M1 indicated by oblique lines in the figure, an unrunnable area is an area M2 indicated by a cross in the figure, and an uncleaned area is an area M3 indicated by white in the figure. , It is determined that an uncleaned area exists, and the closest uncleaned cell is searched for in the uncleaned area M3. The closest uncleaned cell is the cell having the smallest potential in the uncleaned area in the potential map MA2. In FIG. 6, the cell has a potential of “8”.
[0021]
After searching for the nearest uncleaned cell, subsequently, in S5, Point To Point travel control (hereinafter, referred to as PTP travel control) is performed. That is, the cleaning robot RC makes a plan to travel to the nearest cell in the uncleaned area M3 as the destination by the shortest route there. This plan utilizes the potential map MA2. That is, the shortest route can be obtained by calculating a route that reaches the current position by tracing the cell so that the potential decreases in order from the potential “8” at the destination point. Then, the vehicle travels in the reverse direction along the obtained route as shown by the arrow in FIG. Thereby, the cleaning robot RC can move to the nearest uncleaned cell in the uncleaned area M3 by the shortest path while bypassing the untravelable area M2.
[0022]
When the PTP running control in S5 ends, the process returns to S1 to adjust the traveling direction, and repeats straight running. Then, in S4, when it is determined that the uncleaned area M3 has disappeared, the series of cleaning control ends.
[0023]
For example, suppose that a rectangular room surrounded by a
[0024]
First, the cleaning robot RC adjusts the traveling direction to the positive direction of the Y axis at the position A at the lower left corner, travels straight to the position B, and performs cleaning. Eventually, an obstacle is detected ahead and stops at the position B.
[0025]
Then, the nearest uncleaned cell is searched. The closest uncleaned cell at this time is the cell on the right, so the cleaning robot RC turns 90 degrees to the right and moves to that cell. At this position, the traveling direction is adjusted in the negative direction of the Y axis, the vehicle travels straight toward the position C, and cleaning is performed. Eventually, an obstacle is detected ahead and stops at the C position.
[0026]
Then, the nearest uncleaned cell is searched. At this time, the closest uncleaned cell is the cell on the left, so the cleaning robot RC turns 90 degrees to the left and moves to that cell. At this position, the traveling direction is adjusted to the positive direction of the Y axis, the vehicle travels straight toward the position D, and cleaning is performed.
In this manner, in the work area in which the continuous uncleaned area continues, the cleaning robot RC performs cleaning while traveling in a general zigzag manner by the series of travel control, and also displays the cleaned area M1 and the disabled area in the attribute map MA1. The area M2 is recorded.
[0027]
When reaching the position D, the cleaning robot RC searches for the closest uncleaned cell, but there is no uncleaned cell adjacent to either the left or right at the position D. In this case, the position E is searched as the closest uncleaned cell. Then, the vehicle moves from the position D to the position E by the PTP traveling control.
[0028]
When reaching the position E, the cleaning robot RC adjusts its traveling direction and then goes straight ahead. When it detects an obstacle ahead, it searches for the nearest uncleaned cell and moves to that position by PTP traveling control. This series of operations is repeated to perform cleaning while running as indicated by the arrow in the figure. Then, when reaching the F position, the nearest uncleaned cell is searched for even at this position. Here, the uncleaned cells are present at equidistant positions on both the left and right sides. In order to cope with such a case, a default rule is determined in advance as to which of the X axis and the Y axis should be given priority. For example, when giving priority to the negative direction of the X-axis, the cleaning robot RC turns 90 degrees to the left and moves to the cell. At this position, the traveling direction is adjusted in the negative direction of the Y axis, the vehicle travels straight toward the position G, and cleaning is performed. Eventually, it detects an obstacle ahead and stops at the G position.
[0029]
Then, the nearest uncleaned cell is searched. At this time, the nearest uncleaned cell is located at the H position on the left side, so that the cleaning robot RC turns 90 degrees to the left and moves to the H position by the PTP traveling control. Align in the positive direction of the axis, go straight to position I and clean. When the vehicle reaches the position I in this way, all the work target areas are the cleaned area and the non-traveling area, so that there is no uncleaned area and the cleaning ends.
[0030]
FIG. 9 is a diagram showing a recording state of the attribute map MA1 when the room having the layout shown in FIG. 8 is cleaned. The whole cell-divided area is a work target area, and the entire area is initially an uncleaned area M3. . Then, the cleaning robot RC starts moving from the position A and records the cleaned area M1 while performing the cleaning, detects the obstacle with the
[0031]
Therefore, when the cleaning robot RC reaches the H 'position before the I position, the recording state of the attribute map MA1 is as shown in FIG. At this time, since the front wall has not yet been detected by the
[0032]
In this way, instead of creating a map of the work area in advance and then performing cleaning, a map is created while filling each cell of the work target area as a cleaned area and a non-travelable area while performing cleaning, and an uncleaned area is created. Since the cleaning is terminated when the battery runs out, the cleaning operation can be performed in a short time. In addition, since the cleaning is performed while always checking the uncleaned area, reliable cleaning can be performed without leaving the uncleaned area.
[0033]
Further, in order to move the cleaning robot RC to the nearest uncleaned cell, the potential map MA2 is used, and a path that reaches the position of the cleaning robot CR by tracing the cell so that the potential decreases in order from the potential at the destination point. Since the vehicle is calculated and travels in reverse of the calculated route, it is possible to move to the cell closest to the target uncleaned area by the shortest route, and thus to move in a short time.
[0034]
FIG. 10 shows a cleaning path when a U-shaped obstacle 44 is present in a square room surrounded by a
[0035]
First, the cleaning robot RC adjusts the traveling direction to the positive direction of the Y axis at the position A at the lower left corner, travels straight to the position B, and performs cleaning. Eventually, an obstacle is detected ahead and stops at the position B. Then, the cell next to the right is searched for as the closest uncleaned cell, and the cleaning robot RC turns 90 degrees to the right and moves to that cell. At this position, the traveling direction is adjusted in the negative direction of the Y axis, the vehicle travels straight toward the position C, and cleaning is performed. Eventually, an obstacle is detected ahead and stops at the C position.
[0036]
Then, the cell on the left is searched for as the closest uncleaned cell, and the cleaning robot RC turns 90 degrees to the left and moves to that cell. At this position, the traveling direction is adjusted to the positive direction of the Y axis, the vehicle travels straight, and cleaning is performed. Then, since the
[0037]
Here, the cell on the right side is searched for as the closest uncleaned cell, and the cleaning robot RC turns 90 degrees to the right and moves to that cell. At this position, the traveling direction is adjusted to the negative direction of the Y axis, the vehicle travels straight, cleaning is performed, the
In this way, when the cleaning robot RC detects an obstacle ahead, it searches for the nearest uncleaned cell and performs cleaning while traveling by the PTP travel control, and also displays the cleaned area M1 and the non-travelable area M2 in the attribute map MA1. Record
[0038]
When the cleaning robot RC eventually reaches the position F, it searches for the nearest uncleaned cell also at this position. In this case, the uncleaned cells exist at equidistant positions on both the left and right sides. For example, if priority is given to the negative direction of the X axis, the cleaning robot RC turns 90 degrees to the left and moves to the cell. At this position, the traveling direction is adjusted to the negative direction of the Y axis, the vehicle travels straight, cleaning is performed, the obstacle 44 is detected ahead, and the vehicle stops at the position G.
[0039]
Thereafter, the cleaning robot RC performs cleaning while traveling, and records the cleaned area M1 and the non-travelable area M2 in the attribute map MA1. Then, when reaching the H position, there are no uncleaned cells on both left and right sides thereof, and the cleaning robot RC searches the I position as the closest uncleaned cell, and moves to that position by the PTP traveling control.
[0040]
The cleaning robot RC that has reached the position I travels straight in the negative direction of the Y axis, performs cleaning, detects the obstacle 44 ahead, and stops at the position J. The closest uncleaned cell at the J position is searched, but the K position is searched as the closest uncleaned cell that is not immediately nearby. The cleaning robot RC moves from the J position to the K position by PTP traveling control.
[0041]
When it reaches the K position, it turns 90 degrees to the right, adjusts the traveling direction to the negative direction of the Y axis, and then goes straight ahead to perform cleaning. Eventually, the
[0042]
Even if the layout of the room to be cleaned is complicated in this way, reliable cleaning can be performed in a short time.
This embodiment has been described with reference to the case where the present invention is applied to a cleaning robot. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to a robot that performs other work than cleaning while traveling.
[0043]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an autonomous mobile robot capable of performing a reliable work in a short time in a work area without storing a map of the work area in advance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an external configuration of a cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway side view showing the internal configuration of the cleaning robot according to the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of a control unit in the embodiment.
FIG. 4 is a functional block diagram functionally showing a configuration of a control unit in the embodiment.
FIG. 5 is a view showing an example of an attribute map formed in a map storage unit according to the embodiment;
FIG. 6 is a diagram showing an example of a potential map formed in a map storage unit according to the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing traveling control of the cleaning robot in the embodiment.
FIG. 8 is a view showing an example of cleaning travel by the cleaning robot in the embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a recording state of an attribute map in the cleaning traveling example of FIG. 8;
FIG. 10 is a view showing another example of the cleaning traveling by the cleaning robot in the embodiment.
[Explanation of symbols]
4 Obstacle sensor, 5 Cleaner motor, 9a, 9b Driving wheel, 10a, 10b Running motor, 11a, 11b Rotary encoder, 21 CPU, 22 ROM, 23 RAM, 311 Map storage unit , 321: travel control unit, 322: self-position estimation unit, 323: cleaner control unit, 324: map creation unit.
Claims (4)
作業対象領域内に存在する障害物を検知する障害物検知手段と、作業対象領域をセル単位に分割し、作業時、この作業対象領域に前記障害物検知手段が検知した障害物及び前記作業手段により作業済みとなった位置をセル単位で記録して地図を作成する地図作成手段と、作業時、現在位置から前記地図中の最も近い未作業セルを認識する認識手段と、前記障害物検知手段が進行方向前方に障害物を検知した時、前記認識手段が認識した未作業セルまで前記走行手段を走行制御する制御手段とを備えたことを特徴する自律走行ロボット。An autonomous traveling robot that includes a traveling unit and a working unit, and performs an operation with the working unit while autonomously traveling with the traveling unit.
Obstacle detecting means for detecting an obstacle present in the work target area, and the work target area is divided into cells, and at the time of work, the obstacle detected by the obstacle detect means in the work target area and the work means Map creating means for creating a map by recording the position where work has been completed in cell units, a recognizing means for recognizing the closest unworked cell in the map from a current position at the time of work, and the obstacle detecting means An autonomous mobile robot, comprising: a control means for controlling the travel of the traveling means to an unworked cell recognized by the recognition means when the obstacle is detected ahead of the traveling direction.
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