JP2005211367A

JP2005211367A - 自律走行ロボットクリーナー

Info

Publication number: JP2005211367A
Application number: JP2004022412A
Authority: JP
Inventors: Takao Tani; 太加雄谷
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】自律走行ロボットクリーナーにおいて、部屋の形状や障害物の情報を入力することなく、また、部屋の形状や障害物の配置に拘らず、部屋全体を余す所なく掃除できる。
【解決手段】ロボットクリーナー１は、所定の走行規則で走行しながら掃除する基本掃除動作を行い、基本掃除動作中に掃除済み領域と障害物存在領域とを示す地図情報を作成し、その後、その地図情報を基に未掃除の領域を掃除する未掃除領域掃除動作を行う。例えば、ロボットクリーナー１は、Ｏ点から基本掃除動作を開始し、所定の走行規則に従いＯ点からルートＺ１〜Ｚ４に沿って走行してＰ８点に到達し、Ｐ８点で基本掃除動作を終える。その後、Ｏ点からＰ８点に到達する際に作成された地図情報を基に未掃除領域掃除動作を行い、Ｐ９点からルートＺ５に沿ってＰ１０点まで、Ｐ１１点からルートＺ６に沿ってＰ１２点まで、及びＰ１３点からルートＺ７に沿ってＰ１４点まで掃除する。
【選択図】図８

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。

従来から、自律走行ロボットクリーナーにおいて、まず、掃除対象となる部屋の内部を壁に沿って周回して走行空間の大きさと形状を示すマップを作成し、次に、このマップに従って部屋全体の掃除を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ある列を走行中に障害物に遭遇した場合に旋回して次列を逆方向に走行する動作を繰り返すことで、障害物の手前側を掃除し、障害物の手前側の掃除が終了すると、障害物の向こう側に回り込んで走行することで、障害物の向こう側を掃除する自律走行ロボットクリーナーも知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、部屋の形状、大きさ、走行開始位置等のデータを予め入力しておき、所定距離を走行できたか否かにより障害物の存在領域を認識すると共に走行しながら自分の廻りのデータを収集することにより、部屋内の領域を「これから掃除を始める未作業領域」「掃除が済んでいる領域」「掃除が可能であるが、まだ掃除をしていない領域」「障害物が存在している領域」「障害物などの影に隠れているために、まだ何も情報を与えられていない領域」「掃除は行っていないが、１度でもロボットが通った領域」に分類した管理地図を作成し、この管理地図を基に部屋内を掃除する自律走行ロボットクリーナーも知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平５−４６２３９号公報特許第３４０１０２３号公報特開平５−２５７５３３号公報

しかしながら、上記特許文献１に示されたロボットクリーナーにおいては、（１）マップを作成した後に部屋の構造物が置き換えられ場合の対応ができない、（２）部屋の中心部に本、椅子、テーブル、扇風機等の障害物が配置されている場合の対応ができない、（３）走行輪がスリップしたり誤差が積算することにより完全なマップを作成できない、等により掃除の遣り残しを生じてしまうことがある。また、掃除開始時に壁に沿って周回してマップを作成するため、部屋の壁沿いを２回掃除することになり、無駄を生じる。

また、上記特許文献２に示されたロボットクリーナーにおいては、矩形の壁が想定されており、円形や三角形の障害物が想定されていないため、本、椅子、テーブル、扇風機等の障害物が様々な向きに配置されている場合の対応ができない。また、障害物の向こう側に回り込む際の通り道を２回掃除することになり、無駄を生じる。

また、上記特許文献３に示されたロボットクリーナーにおいては、部屋の形状、大きさ、走行開始位置等のデータを予め入力しておく必要があるため、別の部屋を掃除する場合や、同じ部屋を掃除するときでも部屋の構造物が置き換えられた場合には、その都度、それらのデータを入力なければならない。また、部屋内の領域を障害物の有無や作業状態に応じた６通りの状態に分類して管理地図を作成しているため、管理地図を記憶するためのメモリ容量が大きくなり、実現が困難である。

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、部屋の形状や障害物についてのデータ等を入力する必要がなく、また、どのような形状の部屋や障害物がどのように配置された部屋でも、掃除の遣り残しを生じることなく、部屋全体を余す所なく掃除でき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。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、機器本体の前方、右側方、左側方の段差及び壁を含む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、機器本体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、機器本体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、障害物検出手段の出力を基に走行手段及び掃除手段を制御して障害物を回避するように機器本体を走行させつつ掃除動作を行わせる掃除動作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、障害物検出手段、走行距離検出手段、及び走行方向検出手段から得られる出力を基に、障害物の存在する領域及び掃除済みの領域についての地図情報を作成する地図情報作成手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段とを備え、地図情報は、障害物の存在する領域と掃除済みの領域が機器本体の大きさ単位でマトリックス管理されるものであり、地図情報作成手段は、掃除動作の開始と同時に地図情報の作成を開始すると共に、掃除動作中に機器本体が機器本体の大きさ分の距離を走行する毎に地図情報を更新して、その地図情報を地図情報記憶手段に記憶させ、掃除動作制御手段は、機器本体を直進走行させて掃除動作を開始し、機器本体の直進走行が障害物の存在により不可能になると、掃除動作中に作成された最新の地図情報を参照して機器本体後方の障害物の有無を検索し、後方に障害物が無ければ、機器本体をその位置で１８０°旋回させて直進走行させ、後方に障害物が有れば、機器本体をその位置で９０°旋回させて側方に機器本体の大きさだけ移動させた後、さらに機器本体をその位置で９０°旋回させて直進走行させ、これらの動作を障害物の存在により不可能になるまで繰り返す基本掃除動作を実行し、その後、掃除動作中に作成された最新の地図情報を参照して掃除済みの領域でなく障害物の存在する領域で囲まれていない進入可能な未掃除の領域を検索し、その領域に機器本体を進入させ、進入した領域で基本掃除動作と同様の動作をする未掃除領域掃除動作を実行し、未掃除領域掃除動作を進入可能な未掃除の領域が無くなるまで繰り返し、進入可能な未掃除の領域が無くなると、掃除動作を終了するものである。

請求項２の発明は、機器本体の前方、右側方、左側方の段差及び壁を含む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、機器本体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、機器本体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、障害物検出手段の出力を基に走行手段及び掃除手段を制御して障害物を回避するように機器本体を走行させつつ掃除動作を行わせる掃除動作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、障害物検出手段、走行距離検出手段、及び走行方向検出手段から得られる出力を基に、障害物の存在する領域及び掃除済みの領域についての地図情報を作成する地図情報作成手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段とを備え、地図情報作成手段は、掃除動作の開始と同時に地図情報の作成を開始すると共に、掃除動作中の機器本体の走行に応じて地図情報を更新して、その地図情報を地図情報記憶手段に記憶させ、掃除動作制御手段は、機器本体を所定の走行規則で走行させつつ掃除動作を行わせる基本掃除動作を実行し、その後、掃除動作中に作成された最新の地図情報を参照して未掃除の領域を検索し、未掃除の領域に対して掃除動作を行わせる未掃除領域掃除動作を実行するものである。

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、地図情報は、障害物の存在する領域と掃除済みの領域が機器本体の大きさ単位でマトリックス管理されるものであり、地図情報作成手段は、機器本体が機器本体の大きさ分の距離を走行する毎に地図情報を更新するものである。

請求項１の発明によれば、基本掃除動作により走行しながらの掃除が行われ、この基本掃除動作中に掃除済みの領域と障害物の存在する領域とを示す地図情報が作成され、その後、その地図情報を基に未掃除領域掃除動作により未掃除の領域が掃除される。そして、未掃除領域掃除動作中にも地図情報が引き続き作成され、未掃除の領域がなくなるまで、未掃除領域掃除動作が繰り返される。従って、部屋の形状や障害物の位置等に拘らず、どのような形状の部屋や障害物がどのように配置された部屋であっても、部屋全体を余す所なく掃除できる。しかも、地図情報は掃除動作中に障害物検出手段、走行距離検出手段、及び走行方向検出手段から得られる出力を基に作成されるため、掃除を行うにあたって、部屋の形状や障害物についてのデータ等を入力する必要がない。

また、地図情報は障害物の存在する領域、掃除済みの領域、及びこれら以外の領域の３種類に分類できればよく、これらの領域は機器本体の大きさ単位でマトリックス管理されるため、地図情報記憶手段のメモリ容量が少なくて済み、低コストで実現可能となる。さらに、基本掃除動作では、障害物に到達すると横に移動した後に逆方向に走行することを繰り返す走行制御を行い、未掃除領域掃除動作でも、基本掃除動作と同様の走行制御を行うため、地図情報作成ロジック及び走行制御ロジックが単純であり、容易に実現可能となる。

請求項２の発明によれば、基本掃除動作により部屋内を所定の走行規則で走行しながらの掃除が行われ、この基本掃除動作中に掃除済みの領域と障害物の存在する領域とを示す地図情報が作成され、その後、その地図情報を基に未掃除領域掃除動作により未掃除の領域が掃除される。すなわち、基本掃除動作において部屋の形状や障害物の位置に起因して掃除できなかった領域が生じた場合、その基本掃除動作では掃除できなかった領域が、未掃除領域掃除動作により掃除される。従って、部屋の形状や障害物の位置等に拘らず、どのような形状の部屋や障害物がどのように配置された部屋であっても、部屋全体を余す所なく掃除できる。しかも、地図情報は掃除動作中に障害物検出手段、走行距離検出手段、及び走行方向検出手段から得られる出力を基に作成されるため、掃除を行うにあたって、部屋の形状や障害物についてのデータ等を入力する必要がない。また、地図情報は障害物の存在する領域、掃除済みの領域、及びこれら以外の領域の３種類に分類できればよいため、地図情報記憶手段のメモリ容量が少なくて済み、低コストで実現可能となる。

請求項３の発明によれば、障害物の存在する領域と掃除済みの領域とが機器本体の大きさ単位でマトリックス管理されるため、地図情報記憶手段のメモリ容量がより少なくて済み、より低コストで実現可能となる。

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１３、右段差センサ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。

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。

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。

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。

吸引用ファン１１は、ダストボックス内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。

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、各々光学式の測距センサである。前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、機器本体２の前方の段差、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。

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。

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。

また、上記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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、上記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、汚れ度合判定部４０、地図情報メモリ４１、バッテリ４２、及び上記各部を制御する制御部４３を備えている。

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、加速度センサ３６、及び走行距離算出部３７により走行距離検出手段が構成されており、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。

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、それらの測定値が制御部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合判定部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。

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。

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。

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の上下方向、前後方向、左右方向について各々独立して検出し、上下方向、前後方向、左右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する。

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、地磁気の方向を基準として、機器本体２が向いている方向、すなわち機器本体２の走行方向を判定する。

汚れ度合判定部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集塵量を検出して床面の汚れ度合いを判定する。地図情報メモリ４１は、障害物の存在する領域と掃除済みの領域についての地図情報を記憶するものである。バッテリ４２は、上記各部に給電するものである。

制御部４３は、上記各部を制御するものであり、掃除動作を制御する掃除動作制御部４４と、障害物の存在する領域及び掃除済みの領域についての地図情報を作成する地図情報作成部４５とを有する。

掃除動作制御部４４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・旋回を制御し、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。

掃除動作制御部４４は、機器本体２の走行及びゴミの集塵動作を制御することにより機器本体２を走行させつつ掃除する掃除動作を実行し、その掃除動作において（１）掃除開始位置で機器本体２を３６０°旋回させて掃除開始位置の周囲の障害物の有無を確認する初期動作、（２）掃除開始位置から機器本体２を所定の走行規則で走行させつつ掃除する基本掃除動作、（３）基本掃除動作の終了後に、基本掃除動作では掃除できなかった未掃除の領域を掃除する未掃除領域掃除動作を実行する。掃除動作制御部４４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、上記の初期動作、基本掃除動作、及び未掃除領域掃除動作を実行する。

地図情報作成部４５は、障害物の存在する領域と掃除済みの領域とをマトリックス管理できる地図情報を作成し、その地図情報を地図情報メモリ４１に記憶させる。また、地図情報作成部４５は、機器本体２の位置を表す位置情報についても、地図情報メモリ４１に記憶させる。地図情報作成部４５は、上記の初期動作時、基本掃除動作中、及び未掃除領域掃除動作中に、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、走行距離算出部３７、走行方向判定部３８、及び掃除動作制御部４４からの出力を基に、随時地図情報及び位置情報を更新してゆく。

従って、地図情報メモリ４１に記憶されている地図情報及び位置情報は、掃除動作中に随時更新されてゆき、掃除動作制御部４４は、掃除動作中に随時更新されてゆく地図情報及び位置情報を参照して掃除動作を進めてゆく。また、掃除動作制御部４４は、絨毯センサ１８及び汚れ判定部４０からの出力を基に、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２の駆動を制御して機器本体２の走行速度を調整し、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の駆動を制御してゴミの集塵力を調節する。

次に、地図情報作成部４５による地図情報の作成処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。地図情報作成部４５は、掃除動作制御部４４による掃除動作の開始を受けて、地図情報の作成を開始する。

まず、地図情報作成部４５は、掃除開始位置での機器本体２の３６０°旋回動作（上記の掃除動作における初期動作）時に、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び天井センサ１５からの出力を基に、機器本体２の周囲の所定距離（例えば５ｃｍ）内に障害物を検出した否かを判断する（＃１でＹＥＳ）。そして、障害物を検出すると（＃１でＹＥＳ）、障害物を検出した方向の機器本体２の隣接する領域を「障害物の存在する領域」として、地図情報メモリ４１に記憶させる（＃２）。

次に、地図情報作成部４５は、パラメータ「Ｌ」及び「Ｒ」の値を各々「０」に設定する（＃３）。パラメータ「Ｌ」は、機器本体２の左方の所定距離（例えば５ｃｍ）内に障害物を検出したか否かを示すものであり、パラメータ「Ｒ」は、機器本体２の右方の所定距離（例えば５ｃｍ）内に障害物を検出したか否かを示すものである。この後、掃除動作制御部４４による基本掃除動作が実行されて機器本体２が走行されることになる。

その後、地図情報作成部４５は、機器本体２の走行中に、左段差センサ１３からの出力を基に機器本体２の左方の所定距離内に障害物を検出したか否かを判断し（＃４）、障害物を検出すると（＃４でＹＥＳ）、「Ｌ」の値を「１」にする（＃５）。また、機器本体２の走行中に、右段差センサ１４からの出力を基に機器本体２の右方の所定距離内に障害物を検出したか否かを判断し（＃６）、障害物を検出すると（＃６でＹＥＳ）、「Ｒ」の値を「１」にする（＃７）。

続いて、地図情報作成部４５は、走行距離算出部３７からの出力を基に、機器本体２が機器本体２の大きさ分の距離を走行した否かを判断する（＃８）。また、機器本体２が機器本体２の大きさ分の距離を走行していない場合は（＃８でＮＯ）、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び天井センサ１５からの出力を基に機器本体２の前方の所定距離（例えば５ｃｍ）内に障害物を検出したか否かを判断する（＃９）。機器本体２が機器本体２の大きさ分の距離を走行しておらず（＃８でＮＯ）、機器本体２の前方の所定距離内に障害物も検出していない場合は（＃９でＮＯ）、上記＃４へ戻る。すなわち、機器本体２が機器本体２の大きさ分の距離を走行するか前方の障害物に遭遇するまで上記＃４〜＃７の処理が繰り返される。

そして、地図情報作成部４５は、機器本体２が機器本体２の大きさ分の距離を走行すると（＃８でＹＥＳ）、そのときの機器本体２の位置する領域を「掃除済みの領域」として地図情報メモリ４１に記憶させ（＃１０）。また、このときに「Ｌ」の値が「１」であれば（＃１１）、そのときの機器本体２の左隣の領域を「障害物の存在する領域」として地図情報メモリ４１に記憶させ（＃１２）、さらに「Ｒ」の値が「１」になっていれば（＃１３）、そのときの機器本体２の左隣の領域を「障害物の存在する領域」として地図情報メモリ４１に記憶させる（＃１４）。

一方、地図情報作成部４５は、機器本体２が機器本体２の大きさ分の距離を走行することなく（＃８でＮＯ）、機器本体２の前方の所定距離（例えば５ｃｍ）内に障害物を検出した場合は（＃９でＹＥＳ）、機器本体２の前隣の領域を「障害物の存在する領域」として地図情報メモリ４１に記憶させたうえで（＃１５）、上記＃１０〜＃１４の処理を行う。

その後、地図情報作成部４５は、掃除動作制御部４４による掃除動作が終了していなければ（＃１６でＮＯ）、上記＃３以降の処理を繰り返す。すなわち、掃除動作が継続している間、上記＃３〜＃１５の処理が繰り返される。これにより、掃除動作中に機器本体２が機器本体２の大きさ分の距離を走行する毎に（但し、前方の障害物に遭遇した際は、その時点で）、「掃除済みの領域」と「障害物の存在する領域」が地図情報メモリ４１に随時追加されて更新されてゆく。そして、地図情報作成部４５は、掃除動作制御部４４による掃除動作が終了すれば（＃１６でＹＥＳ）、地図情報の作成処理を終了する。

このように、地図情報作成部４５は、自律走行ロボットクリーナー１が機器本体２の大きさ分の距離を走行する毎に「掃除済みの領域」と「障害物の存在する領域」を地図情報メモリ４１に記憶させて地図情報を作成してゆく。また、自律走行ロボットクリーナー１は、掃除動作中、後述するように掃除動作制御部４４により相互に直交する２つの方向に走行するようになっている。従って、地図情報作成部４５にて作成される地図情報は、「掃除済みの領域」と「障害物の存在する領域」が、機器本体２の大きさを単位としてマトリックス管理されるものとなる。

次に、掃除動作制御部４４による掃除動作について、図５乃至図７に示すフローチャート、図８に示す自律走行ロボットクリーナー１の走行例、図９（ａ）〜（ｇ）及び図１０（ｈ）〜（ｋ）に示す地図情報のイメージを参照して説明する。

掃除動作制御部４４は、掃除動作の開始操作が行われることにより（＃２１でＹＥＳ）、掃除動作を開始する（＃２２）。掃除動作の開始操作は、自律走行ロボットクリーナー１を部屋の任意の位置に置いて操作部１９を操作することにより行われる。図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、壁５０で囲まれた部屋６０内のＯ点（部屋の隅）に置かれており、正面方向がＹ方向（壁５０ａと平行な方向）を向いている。部屋６０の略中央には障害物５１がある。

掃除動作制御部４４は、掃除動作の開始後、まず、初期動作を開始する（＃２３）。初期動作では、まず、自律走行ロボットクリーナー１の機器本体２が置かれた位置を掃除開始位置として設定し、機器本体２の正面方向を主方向に設定し、機器本体２の右方向を副方向に設定する（＃２４）。図８に示す例では、Ｏ点が掃除開始位置に設定され、Ｙ方向が主方向に、Ｙ方向に直交するＸ方向が副方向に設定される。

次に、掃除動作制御部４４は、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２を駆動して、現在位置すなわち掃除動作開始位置で３６０°旋回させる（＃２５）。この３６０°の旋回時に、上述のように地図情報作成部４５にて地図情報が更新される。図８に示す例では、壁５０ａと壁５０ｂが障害物として検出されるため、このときの地図情報は、図９（ａ）に示すようになる。なお、図９（ａ）では、Ｉ方向及びＪ方向が図８のＸ方向及びＹ方向に対応しており、「掃除済みの領域」を「○」で表し、「障害物の存在する領域」を「●」で表している。後述する図９（ｂ）〜（ｇ）及び図１０（ｈ）〜（ｋ）においても同様である。図９（ａ）に示すＣ点が図８に示すＯ点に対応しており、Ｊ方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向）に対応している。

その後、掃除動作制御部４４は、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を駆動して、ゴミの集塵動作を開始させる（＃２６）。これにより、初期動作の終了となる。

次に、掃除動作制御部４４は、基本掃除動作を開始する（＃２７）。基本掃除動作では、まず、パラメータ「Ｖ」の値を「０」に設定する（＃２８）。パラメータ「Ｖ」は、機器本体２が障害物に遭遇した際の回避方向を決定するためのものである。次に、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２を駆動して、機器本体２を主方向に直進走行させる（＃２９）。

そして、図５に示すように、掃除動作制御部４４は、機器本体２の直進走行を継続させ（＃３０）、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び天井センサ１５からの出力を基に機器本体２の前方の所定距離（例えば５ｃｍ）内に障害物を検出したか否かを判断する（＃３１）。そして、障害物を検出しなければ（＃３１でＮＯ）、そのまま機器本体２の直進走行を継続させる。すなわち、自律走行ロボットクリーナー１は、機器本体２の前方の障害物に到達するまで主方向へ直進し続け、図８に示す例では、Ｏ点からＰ１点までＹ方向に直進走行する。

この間にも、上述のように地図情報作成部４５により地図情報が更新される。図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１がＯ点からＰ１点まで走行する間、左段差センサ１３により機器本体２の左方に壁５０ａが障害物として継続的に検出され、また、Ｐ１点に到達した時点で前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び天井センサ１５により機器本体２の前方に壁５０ｃが障害物として検出される。従って、自律走行ロボットクリーナー１がＰ１点に到達した時点での地図情報は、図９（ｂ）に示すようになる。図９（ｂ）に示すＣ１点が図８に示すＰ１点に対応しており、Ｊ方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向）に対応している。

掃除動作制御部４４は、機器本体２の前方の所定距離内に障害物を検出すると（＃３１でＹＥＳ）、すなわち、直進走行が障害物の存在により不可能になると、まず、地図情報を参照して機器本体２の後方に「障害物の存在する領域」があるか否かを判断する（＃３２）。ここで、機器本体２の後方に「障害物の存在する領域」がある場合は（＃３２でＹＥＳ）、さらに、「Ｖ」の値が「０」であるか否かを判断する（＃３３）。そして、「Ｖ」の値が「０」であれば（＃３３でＹＥＳ）、地図情報を参照して、機器本体２の右隣の領域が「掃除済みの領域」又は「障害物の存在する領域」であるか否かを判断し（＃３４）、「Ｖ」の値が「０」でなければ（＃３３でＮＯ）、地図情報を参照して、機器本体２の左隣の領域が「掃除済みの領域」又は「障害物の存在する領域」であるか否かを判断する（＃３５）。

上記＃３４でＮＯの場合は、機器本体２をその位置で右に９０°旋回させて直進走行させ（＃３５）、その後、機器本体２の大きさ分の距離を走行するか（＃３７でＹＥＳ）、機器本体２の前方の所定距離内に障害物を検出すると（＃３８でＹＥＳ）、機器本体２をその位置でさらに右に９０°旋回させて直進走行させる（＃３９）。そして、「Ｖ」の値を「１」にして（＃４０）、上記＃３０以降の処理を繰り返す。

上記＃３５でＮＯの場合は、機器本体２をその位置で左に９０°旋回させて直進走行させ（＃４１）、その後、機器本体２の大きさ分の距離を走行するか（＃４２でＹＥＳ）、機器本体２の前方の所定距離内に障害物を検出すると（＃４３でＹＥＳ）、機器本体２をその位置でさらに左に９０°旋回させて直進走行させる（＃４４）。そして、「Ｖ」の値を「０」にして（＃４５）、上記＃３０以降の処理を繰り返す。

図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１がＰ１点に到達した時点での地図情報は、上述のように図９（ｂ）に示すようになっており、Ｃ１点が図８のＰ１点に対応し、Ｊ方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向）に対応している。そして、このときの地図情報では、Ｃ１点のＪ方向と反対方向側（すなわち機器本体２の後方に対応する箇所）に「障害物の存在する領域」があり、Ｃ１点のＩ方向側の隣（すなわち機器本体２の右隣の領域に対応する箇所）が「掃除済みの領域」でもなく「障害物の存在する領域」でもない。また、自律走行ロボットクリーナー１がＰ１点に到達した時点では、「Ｖ」の値は、上記＃２８の処理で設定された値「０」のままである。

従って、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ１点に到達すると、上記＃３２でＹＥＳ、＃３３でＹＥＳ、＃３４でＮＯとなって上記＃３６〜＃４０の処理が行われるため、Ｐ１点で右に９０°旋回して、Ｐ１点からＰ２点に（機器本体２の大きさ分だけ）Ｘ方向（副方向）に移動し、その後、Ｐ２点でさらに右に９０°旋回して、Ｙ方向（主方向）と逆方向に直進する。自律走行ロボットクリーナー１２がＰ１点からＰ２点に移動する間に、左段差センサ１３により壁５０ｃが障害物として検出されるため、自律走行ロボットクリーナー１がＰ２点に到達した時点での地図情報は、図９（ｃ）に示すようになる。図９（ｃ）に示すＣ２点が図８に示すＰ２点に対応しており、Ｉ方向が機器本体２の前方方向（図８のＸ方向）に対応している。

その後、自律走行ロボットクリーナー１は、機器本体２の前方の所定距離内に壁５０ｂが障害物として検出されるＰ３点に到達し、自律走行ロボットクリーナー１がＰ３点に到達した時点での地図情報は、図９（ｄ）に示すようになる。図９（ｄ）に示すＣ３点が図８に示すＰ３点に対応しており、Ｊ方向と反対方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向と反対方向）に対応している。そして、このときの地図情報では、Ｃ３点のＪ方向側（すなわち機器本体２の後方に対応する箇所）に「障害物の存在する領域」があり、Ｃ３点のＩ方向側の隣（すなわち機器本体２の左隣の領域に対応する箇所）が「掃除済みの領域」でもなく「障害物の存在する領域」でもない。また、自律走行ロボットクリーナー１がＰ３点に到達した時点では、「Ｖ」の値は、上記＃４０の処理で「１」に変更されている。

従って、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ３点に到達すると、上記＃３２でＹＥＳ、＃３３でＮＯ、＃３５でＮＯとなって上記＃４１〜＃４５の処理が行われるため、Ｐ３点で左に９０°旋回して、Ｐ３点からＰ４点に（機器本体２の大きさ分だけ）Ｘ方向（副方向）に移動し、その後、Ｐ４点でさらに左に９０°旋回して、Ｙ方向（主方向）に直進する。自律走行ロボットクリーナー１がＰ３点からＰ４点に移動する間に、右段差センサ１４により壁５０ｂが障害物として検出されるため、自律走行ロボットクリーナー１がＰ４点に到達した時点での地図情報は、図９（ｅ）に示すようになる。図９（ｅ）に示すＣ４点が図８に示すＰ４点に対応しており、Ｉ方向が機器本体２の前方方向（図８のＸ方向）に対応している。

このように、上記＃３２でＹＥＳの処理を経由して上記＃３０〜＃４５の処理が繰り返されることにより、主方向に走行中に障害物に到達すると、副方向に機器本体２の大きさだけ移動した後に主方向と逆方向に走行し、主方向と逆方向に走行中に障害物に到達すると、副方向に機器本体２の大きさだけ移動した後に主方向に走行する、いわゆるジグザグ走行が行われる。図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｏ点からルートＺ１に沿ってＰ１点、Ｐ２点、Ｐ３点、Ｐ４点を経由するジグザグ走行を行う。

また、上記＃３２でＮＯの場合は、機器本体２をその位置で１８０°旋回させて直進走行させる（＃４６）。そして、「Ｖ」の値が「０」であれば（＃４７でＹＥＳ）、「Ｖ」の値を「１」にし（＃４８）、「Ｖ」の値が「０」でなければ（＃４７でＮＯ）、「Ｖ」の値を「０」にして（＃４９）、上記＃３０以降の処理を繰り返す。

図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ４点を経由した後、Ｐ５点に到達する。自律走行ロボットクリーナー１がＰ５点に到達した時点での地図情報は、図９（ｆ）に示すようになる。図９（ｆ）に示すＣ５点が図８に示すＰ５点に対応しており、Ｊ方向と反対方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向と反対方向）に対応している。そして、このときの地図情報では、Ｃ５点のＪ方向側（すなわち機器本体２の後方に対応する箇所）に「障害物の存在する領域」がない。従って、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ５点に到達すると、上記＃３２でＮＯとなって、上記＃４６〜＃４９の処理が行われるため、Ｐ５点で１８０°旋回して、Ｐ５点からＹ方向に直進する。

その後、自律走行ロボットクリーナー１は、上記＃３０以降の処理が繰り返されることにより、Ｐ５点からルートＺ２に沿って障害物５１を回避しつつジグザグ走行してＰ６点に到達し、Ｐ６点で１８０°旋回して、Ｐ６点からルートＺ３に沿ってジグザグ走行してＰ７点に到達し、Ｐ７点で１８０°旋回して、Ｐ７点からルートＺ４に沿ってジグザグ走行してＰ８点に到達する。自律走行ロボットクリーナー１がＰ８点に到達した時点での地図情報は、図９（ｇ）に示すようになる。図９（ｇ）に示すＣ８点が図８に示すＰ８点に対応しており、Ｊ方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向）に対応している。

上記＃３４でＹＥＳの場合、及び上記＃３５でＹＥＳの場合は、基本掃除動作の終了となる。すなわち、掃除動作制御部４４は、集塵動作を行いながら上記＃３０〜＃４９の処理で表される走行規則で機器本体２を走行させることにより基本掃除動作を行い、上記＃３４でＹＥＳになるか、又は上記＃３５でＹＥＳになると基本掃除動作を終了する。従って、基本掃除動作は、上記＃３０〜＃４９の処理で表される走行規則で走行できる限り継続され、上記＃３０〜＃４９の処理で表される走行規則での走行が不可能になると、その地点で終了される。

図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１がＰ８点に到達した時点での地図情報は、上述のように図９（ｇ）に示すようになっており、Ｃ８点が図８の８点に対応し、Ｊ方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向）に対応している。そして、このときの地図情報では、Ｃ８点のＪ方向と反対方向側（すなわち機器本体２の後方に対応する箇所）に「障害物の存在する領域」があり、Ｃ８点のＩ方向側の隣（すなわち機器本体２の右隣の領域に対応する箇所）が「障害物の存在する領域」になっている。従って、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ８点に到達すると、上記＃３４でＹＥＳとなって基本掃除動作を終了する。

その後、掃除動作制御部４４は、地図情報を参照して「未掃除の領域」を検索する（＃５０）。「未掃除の領域」とは、「掃除済みの領域」でも「障害物の存在する領域」でもなく、かつ機器本体２が進入可能な（すなわち「障害物の存在する領域」で囲まれていない）領域である。図８に示す例では、上述のように自律走行ロボットクリーナー１がＰ８点に到達した時点が基本掃除動作終了時点であり、そのときの地図情報は上述のように図９（ｇ）に示すようになっている。この場合、図１０（ｈ）に示すように、図中「△」で示す箇所が「未掃除の領域」として検索される。

そして、掃除動作制御部４４は、「未掃除の領域」があれば（＃５１でＹＥＳ）、未掃除領域掃除動作を開始する（＃５２）。未掃除領域掃除動作では、まず、基本掃除動作終了位置に最も近い「未掃除の領域」に自律走行ロボットクリーナー１を進入させる（＃５３）。図１０（ｈ）に示す地図情報（図８に示す例で、自律走行ロボットクリーナー１がＰ８点に到達した時点での地図情報）では、Ｃ８点が基本掃除動作終了位置に対応しており、Ｃ９点が基本掃除動作終了位置に最も近い「未掃除の領域」になっている。従って、図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、図１０（ｈ）のＣ９点に対応するＰ９点に進入する。

このとき、自律走行ロボットクリーナー１が「未掃除の領域」に進入できる方向は、上記＃３０〜＃４９の処理で表される走行規則で基本掃除動作を行ったことにより、副方向又は副方向と逆方向になっている（主方向又は主方向と逆方向には進入できない）。掃除動作制御部４４は、自律走行ロボットクリーナー１が「未掃除の領域」に進入する方向が副方向であれば（＃５４でＹＥＳ）、「Ｖ」の値を「０」にし（＃５５）、副方向と逆方向であれば（＃５４でＮＯ）、「Ｖ」の値を「１」にする（＃５６）。

次に、掃除動作制御部４４は、自律走行ロボットクリーナー１を「未掃除の領域」に進入させた位置から主方向に直進走行させ（＃５７）、上記＃３０以降の処理を行う。すなわち、掃除動作制御部４４は、自律走行ロボットクリーナー１を「未掃除の領域」に進入した位置から上記＃３０〜＃４９の処理で表される上記基本掃除動作と同様の走行規則で走行させることにより、未掃除領域掃除動作を行う。

その後、掃除動作制御部４４は、上記＃３４でＹＥＳとなるか又は上記＃３５でＹＥＳとなると未掃除領域掃除動作を終了し、再度、上記＃５０で地図情報を参照して「未掃除の領域」を検索する。そして、「未掃除の領域」があれば（＃５１でＹＥＳ）、上記＃５２以降の処理を繰り返すことにより、再度、未掃除領域掃除動作を行う。すなわち、未掃除領域掃除動作は、「未掃除の領域」がなくなるまで繰り返される。

そして、掃除動作制御部４４は、上記＃５１で「未掃除の領域」がなければ、機器本体２の走行及びゴミの集塵動作を停止させて（＃５８）、掃除動作を終了する。

図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ８点に到達して基本掃除動作を終えた後、未掃除領域掃除動作を開始し、Ｐ９点にＸ方向（副方向）に進入し、「Ｖ」の値が「０」とされて、Ｐ９点からルートＺ５に沿ってジグザグ走行してＰ１０点に到達する。

未掃除領域掃除動作中も地図情報は更新されてゆき、自律走行ロボットクリーナー１がＰ１０点に到達した時点での地図情報は、図１０（ｉ）に示すようになる。図１０（ｉ）に示すＣ１０点が図８に示すＰ１０点に対応しており、Ｊ方向と反対方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向と反対方向）に対応している。そして、このときの地図情報では、Ｃ１０点のＪ方向側（すなわち機器本体２の後方に対応する箇所）に「障害物の存在する領域」があり、Ｃ１０点のＩ方向側の隣（すなわち機器本体２の左隣の領域に対応する箇所）が「障害物の存在する領域」になっている。従って、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ１０点に到達すると、上記＃３５でＹＥＳとなって未掃除領域掃除動作を終了する。

自律走行ロボットクリーナー１がＰ１０点に到達した時点の地図情報は、上述のように図１０（ｉ）に示すようになっており、Ｃ１０点が図８のＰ１０点に対応している。そして、「未掃除の領域」（図中△で示す箇所）が残っており、Ｃ１１点がＣ１０点に最も近い「未掃除領域」になっている。

従って、図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ１０点に到達して未掃除領域掃除動作を終えた後、再度、未掃除領域掃除動作を開始し、図１０（ｉ）のＣ１１点に対応するＰ１１点にＸ方向と逆方向（副方向と逆方向）に進入し、「Ｖ」の値が「１」とされて、Ｐ１１点からルートＺ６に沿ってジグザグ走行してＰ１２点に到達する。

自律走行ロボットクリーナー１がＰ１２点に到達した時点での地図情報は、図１０（ｊ）に示すようになる。図１０（ｊ）に示すＣ１２点が図８に示すＰ１２点に対応しており、Ｊ方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向）に対応している。そして、このときの地図情報では、Ｃ１２点のＪ方向と反対方向側（すなわち機器本体２の後方に対応する箇所）に「障害物の存在する領域」があり、Ｃ１２点のＩ方向と反対方向側の隣（すなわち機器本体２の左隣の領域に対応する箇所）が「掃除済みの領域」になっている。従って、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ１２点に到達すると、上記＃３５でＹＥＳとなって未掃除領域掃除動作を終了する。

自律走行ロボットクリーナー１がＰ１２点に到達した時点の地図情報は、上述のように図１０（ｊ）に示すようになっており、Ｃ１２点が図８のＰ１２点に対応している。そして、「未掃除の領域」（図中△で示す箇所）が残っており、Ｃ１３点がＣ１２点に最も近い「未掃除領域」になっている。

従って、図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ１２点に到達して未掃除領域掃除動作を終えた後、再度、未掃除領域掃除動作を開始し、図１０（ｊ）のＣ１３点に対応するＰ１３点にＸ方向と逆方向（副方向と逆方向）に進入し、「Ｖ」の値が「１」とされて、Ｐ１３点からルートＺ７に沿ってジグザグ走行してＰ１４点に到達する。

自律走行ロボットクリーナー１がＰ１４点に到達した時点での地図情報は、図１０（ｋ）に示すようになる。図１０（ｋ）に示すＣ１４点が図８に示すＰ１４点に対応しており、Ｊ方向が機器本体２の前方方向（図８のＹ方向）に対応している。そして、このときの地図情報では、Ｃ１４点のＪ方向と反対方向側（すなわち機器本体２の後方に対応する箇所）に「障害物の存在する領域」があり、Ｃ１４点のＩ方向と反対方向側の隣（すなわち機器本体２の左隣の領域に対応する箇所）が「障害物の存在する領域」になっている。従って、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ１２点に到達すると、上記＃３５でＹＥＳとなって未掃除領域掃除動作を終了する。

自律走行ロボットクリーナー１がＰ１４点に到達した時点の地図情報は、上述のように図１０（ｋ）に示すようになっており、Ｃ１４点が図８のＰ１４点に対応している。そして、「未掃除の領域」（上述したように「掃除済みの領域」でも「障害物の存在する領域」でもなく、かつ「障害物の存在する領域」で囲まれていない領域）は存在しない。

従って、図８に示す例では、自律走行ロボットクリーナー１は、Ｐ１４点に到達すると、上記＃５１でＮＯとなって、上記＃５８の処理を経て掃除動作を終了する。図８及び図１０（ｋ）から明らかなように、自律走行ロボットクリーナー１がＰ１４点に到達した時点では、壁５０及び障害物５１以外の全ての領域が余す所なく掃除されている。

なお、図８に示した例では、未掃除領域掃除動作中に新に「未掃除の領域」が発見されていないが、掃除開始位置Ｏ点をどこに設定するかによっては、また、壁６０の形状や障害物５１の位置、形状、個数等によっては、未掃除領域掃除動作中に新に「未掃除の領域」が発見される場合もある。このような場合でも、上記＃５０以降の処理が繰り返されることにより、壁５０及び障害物５１以外の全ての領域が余す所なく掃除される。

このように、自律走行ロボットクリーナー１によれば、基本掃除動作により走行しながらの掃除が行われ、この基本掃除動作中に掃除済みの領域と障害物の存在する領域とを示す地図情報が作成され、その後、その地図情報を基に未掃除領域掃除動作により未掃除の領域が掃除される。そして、未掃除領域掃除動作中にも地図情報が引き続き作成され、未掃除の領域がなくなるまで、未掃除領域掃除動作が繰り返される。従って、部屋の形状や障害物の位置等に拘らず、どのような形状の部屋や障害物がどのように配置された部屋であっても、掃除の遣り残しを生じることなく、部屋全体が余す所なく掃除される。しかも、部屋の形状や障害物についてのデータ等を入力することなく、このような部屋全体を余す所なく掃除する動作が実行される。

さらに、加速度センサ３６の出力を基に走行距離及び位置を判定しているため、左車輪３や右車輪４がスリップしても走行距離及び位置が正確に判定される。従って、正確な走行制御が行われると共に正確な地図情報が作成され、これにより、部屋全体を余す所なく掃除する動作が確実に実行される。

また、地図情報は掃除の対象とされる領域（部屋内の領域）が機器本体２の大きさを単位として障害物の存在する領域、掃除済みの領域、及びこれら以外の領域の３種類に分類されてマトリックス管理されるものであるため、地図情報メモリ４１のメモリ容量が少なくて済む。さらに、基本掃除動作では、障害物に到達すると横に移動した後に逆方向に走行することを繰り返す走行制御を行い、未掃除領域掃除動作でも、基本掃除動作と同様の走行制御を行うため、無駄な動作が少なく抑えられ、また、地図情報作成ロジック及び走行制御ロジックも単純である。従って、判定動作も速くなり、動作も機敏になる。

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、上記実施形態において、基本掃除動作及び未掃除領域掃除動作における走行様式は、上記＃３０〜＃４９の処理で表される走行規則に従うものに限られず、螺旋状の走行様式や、その他の任意の走行様式であってもよい。また、基本掃除動作における走行様式と未掃除領域掃除動作における走行様式とが異なるものであってもよい。未掃除領域掃除動作の開始位置への移動の際は、集塵動作を行っていてもよいし、集塵動作を停止していてもよい。

（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。同ロボットクリーナーの正面図。同ロボットクリーナーの電気的ブロック構成図。同ロボットクリーナーの地図作成処理を示すフローチャート。同ロボットクリーナーの掃除動作制御処理を示すフローチャート。同ロボットクリーナーの掃除動作制御処理を示すフローチャート。同ロボットクリーナーの掃除動作制御処理を示すフローチャート。同ロボットクリーナーの走行例を示す図。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）は同ロボットクリーナーの地図情報のイメージ図。（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）は同ロボットクリーナーの地図情報のイメージ図。

符号の説明

１自律走行ロボットクリーナー
２機器本体
３左車輪
４右車輪
５前車輪
６サブブラシ
７メインブラシ
８ローラ
９吸引ノズル
１０ダストボックス
１１吸引用ファン
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ前方センサ
１３左段差センサ
１４右段差センサ
１５天井センサ
１９操作部
３１左車輪モータ
３２右車輪モータ
３６加速度センサ
３７走行距離算出部
３８地磁気センサ
３９走行方向判定部
４１地図情報メモリ
４３制御部
４４掃除動作制御部
４５地図情報作成部
５０，５１ａ，５０ｂ，５０ｃ壁
５１障害物
６０部屋

Claims

機器本体の前方、右側方、左側方の段差及び壁を含む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、機器本体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、機器本体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、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障害物を回避するように機器本体を走行させつつ掃除動作を行わせる掃除動作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、
前記障害物検出手段、走行距離検出手段、及び走行方向検出手段から得られる出力を基に、障害物の存在する領域及び掃除済みの領域についての地図情報を作成する地図情報作成手段と、
前記地図情報を記憶する地図情報記憶手段とを備え、
前記地図情報は、障害物の存在する領域と掃除済みの領域が機器本体の大きさ単位でマトリックス管理されるものであり、
前記地図情報作成手段は、掃除動作の開始と同時に前記地図情報の作成を開始すると共に、掃除動作中に機器本体が機器本体の大きさ分の距離を走行する毎に前記地図情報を更新して、その地図情報を前記地図情報記憶手段に記憶させ、
前記掃除動作制御手段は、
機器本体を直進走行させて掃除動作を開始し、
機器本体の直進走行が障害物の存在により不可能になると、掃除動作中に作成された最新の地図情報を参照して機器本体後方の障害物の有無を検索し、後方に障害物が無ければ、機器本体をその位置で１８０°旋回させて直進走行させ、後方に障害物が有れば、機器本体をその位置で９０°旋回させて側方に機器本体の大きさだけ移動させた後、さらに機器本体をその位置で９０°旋回させて直進走行させ、これらの動作を障害物の存在により不可能になるまで繰り返す基本掃除動作を実行し、
その後、掃除動作中に作成された最新の地図情報を参照して掃除済みの領域でなく障害物の存在する領域で囲まれていない進入可能な未掃除の領域を検索し、その領域に機器本体を進入させ、進入した領域で前記基本掃除動作と同様の動作をする未掃除領域掃除動作を実行し、
前記未掃除領域掃除動作を進入可能な未掃除の領域が無くなるまで繰り返し、進入可能な未掃除の領域が無くなると、掃除動作を終了することを特徴とする自律走行ロボットクリーナー。
機器本体の前方、右側方、左側方の段差及び壁を含む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、機器本体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、機器本体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、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障害物を回避するように機器本体を走行させつつ掃除動作を行わせる掃除動作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、
前記障害物検出手段、走行距離検出手段、及び走行方向検出手段から得られる出力を基に、障害物の存在する領域及び掃除済みの領域についての地図情報を作成する地図情報作成手段と、
前記地図情報を記憶する地図情報記憶手段とを備え、
前記地図情報作成手段は、掃除動作の開始と同時に前記地図情報の作成を開始すると共に、掃除動作中の機器本体の走行に応じて前記地図情報を更新して、その地図情報を前記地図情報記憶手段に記憶させ、
前記掃除動作制御手段は、
機器本体を所定の走行規則で走行させつつ掃除動作を行わせる基本掃除動作を実行し、
その後、掃除動作中に作成された最新の地図情報を参照して未掃除の領域を検索し、未掃除の領域に対して掃除動作を行わせる未掃除領域掃除動作を実行することを特徴とする自律走行ロボットクリーナー。
前記地図情報は、障害物の存在する領域と掃除済みの領域が機器本体の大きさ単位でマトリックス管理されるものであり、
前記地図情報作成手段は、機器本体が機器本体の大きさ分の距離を走行する毎に前記地図情報を更新する請求項２に記載の自律走行ロボットクリーナー。