JP2006015048A - Cleaner robot and self-propelled working robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、掃除機ロボットのような、自動的に移動しながら作業を行う移動作業ロボットに関するものである。 The present invention relates to a mobile work robot such as a vacuum cleaner robot that performs work while automatically moving.
従来から、自動的に移動しながら作業を行う自律誘導型の移動作業ロボットが開発されている。この移動作業ロボットの一例として、下記の特許文献1〜4に記載されているような掃除機ロボットがある。掃除機ロボットは、吸い込みノズルやブラシ等のような清掃手段と、車輪等の移動手段と、車輪に連結された操舵軸等の操舵手段とを本体底部等に備えている。そして、内蔵する走行モータの駆動により車輪を回転させながら、内蔵する操舵モータの駆動により操舵軸を回転させて、車輪の向きを変化させることで、清掃場所の床面を塗りつぶすように走行して行き、同時に、内蔵するファンモータの駆動により発生させた吸気力によってノズルを通じてごみ等を吸い込んで、床面を掃除して行く。
2. Description of the Related Art Conventionally, autonomous guided mobile work robots that perform work while automatically moving have been developed. As an example of this mobile work robot, there is a vacuum cleaner robot as described in
上記のような掃除機ロボットには、本体の周囲に有る障害物との接触を回避しながら走行するために、障害物を検知する障害物センサが設けられている(特許文献1、2参照)。また、検知した障害物までの距離を検出する障害物センサが設けられているものもある(特許文献3、4参照)。特許文献1では、本体の左右側面に障害物センサを1つずつ水平方向へ回動可能に取り付け、当該障害物センサを回動させて本体側面より突出させることで、本体の直近に存在する障害物を検知し、不意に出現した障害物との接触時や狭隘な場所の通行時に、当該障害物センサを回動させて本体内部に収納させることで、当該障害物センサの損傷を防止している。特許文献2では、法線の交叉角が93.6°になるように本体前面に連結された二つの板状体に、6つの障害物センサを3つずつ上下方向に並べて取り付けてセンサ群を構成し、当該センサ群を水平方向に揺動させることにより、前方180°の範囲で障害物を検知している。特許文献3では、水平方向に360°回転する回転体に障害物センサを1つ取り付け、回転体とともに障害物センサを回転させることにより、周囲360°の範囲で障害物を検知している。特許文献4では、1つの障害物センサが障害物を検知する範囲は非常に狭いため、本体前面に複数の障害物センサを左右方向へ列状に並べて取り付けることにより、障害物を検知する範囲を広げて、死角を少なくしている。
上述した特許文献1、3のように、1つの障害物センサによって障害物を検知するよりも、上述した特許文献2、4のように、複数の障害物センサによって障害物を検知する方が、障害物を一度に検知する範囲、即ち障害物を検知する視野が広がるので、多くの障害物を一度に検知することができる。特に、特許文献4のように、複数の障害物センサを本体前面に列状に並べて取り付けると、本体前方に有る多くの障害物を一度に検知することができる。また、1つの障害物センサによって障害物までの距離を検出するよりも、複数の障害物センサによって障害物までの距離を検出する方が、データ数が多くなるので、障害物までの距離の精度(遠近精度)を高くすることができる。さらに、障害物センサが障害物を検知できる検知範囲の端部(非検知範囲との境界部分)で障害物を検知して、当該障害物までの距離を検出するよりも、検知範囲の中央部で障害物を検知して、当該障害物までの距離を検出する方が、障害物を的確に捉えて、障害物までの距離の精度を高くすることができる。
Rather than detecting an obstacle with one obstacle sensor as in
よって、以上の特性を考慮すると、掃除機ロボットに掃除させる場所が、狭かったり障害物が少なかったりする部屋であれば、障害物までの距離を正確に検出する必要があるため、複数の障害物センサを並べて取り付け、かつ複数の障害物センサの検知範囲を重ねて視野をある程度狭くし、複数の障害物センサの検知範囲の中央部で障害物を検知するのが好ましい。また、掃除機ロボットに掃除させる場所が、広かったり障害物が多かったりする部屋であれば、できる限り多くの障害物を一度に検知する必要があるため、複数の障害物センサを並べて取り付け、かつ複数の障害物センサの視野をある程度広くし、広範囲に障害物を検知するのが好ましい。しかしながら、特許文献1〜4のように障害物センサを取り付けた従来の掃除機ロボットでは、障害物センサの視野の広さは常に一定であり、清掃場所の状況に応じて視野の広さを変えることができない。
Therefore, considering the above characteristics, it is necessary to accurately detect the distance to the obstacle if the place to be cleaned by the vacuum cleaner robot is narrow or there are few obstacles. It is preferable to install the sensors side by side, overlap the detection ranges of the plurality of obstacle sensors, narrow the field of view to some extent, and detect the obstacles at the center of the detection ranges of the plurality of obstacle sensors. Also, if the place where the vacuum cleaner robot cleans is a room where there are many obstacles or many obstacles, it is necessary to detect as many obstacles as possible at the same time. It is preferable to widen the field of view of the plurality of obstacle sensors to detect obstacles in a wide range. However, in the conventional vacuum cleaner robot to which the obstacle sensor is attached as in
本発明は、上記の点を解決するものであって、その課題とするところは、作業場所の状況に応じて障害物センサにより障害物を検知する視野の広さを変えることが可能な移動作業ロボットおよび掃除機ロボットを提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned points, and the problem is that the moving work that can change the width of the field of view for detecting the obstacle by the obstacle sensor according to the situation of the work place It is to provide a robot and a vacuum cleaner robot.
本発明では、障害物を検知して当該障害物までの距離を検出する障害物センサを備え、当該障害物センサからの出力に基づいて自動的に移動しながら作業を行う移動作業ロボットにおいて、複数の障害物センサを並べて支持し、支持した障害物センサの少なくとも一つを回動させて、当該障害物センサの向きを変える方向可変機構を備える。 In the present invention, in a mobile work robot that includes an obstacle sensor that detects an obstacle and detects a distance to the obstacle, and performs a work while automatically moving based on an output from the obstacle sensor, These obstacle sensors are arranged side by side, and at least one of the supported obstacle sensors is rotated to change the direction of the obstacle sensor.
上記のようにすることで、方向可変機構によって少なくとも1つの障害物センサの向きが変わるので、他の障害物センサの向きが変わらなくても、障害物センサ同士の検知範囲の重なり状態が変化して、複数の障害物センサによる障害物の検知視野の広さを変えることができる。よって、狭い場所や障害物の少ない場所で移動作業ロボットに作業させる場合には、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を狭くすることで、複数の障害物センサの検知範囲の中央部で障害物を的確に捉えて、障害物までの距離を高い精度で検出することが可能となる。また、広い場所や障害物の多い場所で移動作業ロボットに作業させる場合には、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を広くすることで、多くの障害物を一度に検知することが可能となる。さらに、障害物センサの向きを変えて障害物の検知視野を広くすることができるので、前述の特許文献4のように広い検知視野を確保しようとして多数の障害物センサを用いる必要はなく、障害物センサの使用数を少なくして、コストを低く抑えることが可能となる。
By doing so, the direction of the at least one obstacle sensor is changed by the direction changing mechanism, so that the overlapping state of the detection ranges of the obstacle sensors changes even if the direction of the other obstacle sensors is not changed. Thus, the width of the obstacle detection field of view by the plurality of obstacle sensors can be changed. Therefore, when a mobile work robot is to be operated in a narrow place or a place with few obstacles, by narrowing the obstacle detection field of view by multiple obstacle sensors, it can be used at the center of the detection range of multiple obstacle sensors. It is possible to accurately capture the obstacle and detect the distance to the obstacle with high accuracy. In addition, when a mobile work robot is working in a large area or where there are many obstacles, it is possible to detect many obstacles at once by widening the obstacle detection field of view with multiple obstacle sensors. It becomes. In addition, since the obstacle detection field of view can be widened by changing the direction of the obstacle sensor, it is not necessary to use a large number of obstacle sensors to secure a wide detection field of vision as in
また、本発明の実施形態では、方向可変機構は、複数の障害物センサを並べて支持する支持部材と、障害物センサを嵌合させる嵌合部が設けられた回動部材と、当該回動部材を支持部材に対向させつつ回動可能に取り付ける取付部材とから構成され、支持部材に支持された複数の障害物センサの少なくとも一つを回動部材の嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を取付部材によって支持部材に取り付け、当該回動部材を回動させることにより、嵌合させた障害物センサを回動させて向きを変える。このようにすることで、嵌合部に嵌合させていない他の障害物センサの向きが変わらなくても、障害物センサ同士の検知範囲の重なりが大きくなるように回動部材を回動させることで、嵌合部に嵌合された障害物センサの向きが変わって、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を狭くすることができる。また、障害物センサ同士の検知範囲の重なりが小さくなるように回動部材を回動させることで、嵌合部に嵌合された障害物センサの向きが変わって、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を広くすることができる。 In the embodiment of the present invention, the direction variable mechanism includes a support member that supports a plurality of obstacle sensors side by side, a rotation member that is provided with a fitting portion for fitting the obstacle sensors, and the rotation member. The mounting member is rotatably attached to the support member, and at least one of the plurality of obstacle sensors supported by the support member is fitted into the fitting portion of the rotation member, and the rotation is performed. The moving member is attached to the support member by the attaching member, and the turning member is turned to turn the fitted obstacle sensor to change the direction. By doing in this way, even if the direction of the other obstacle sensor which is not fitted to the fitting part does not change, the turning member is turned so that the overlap of the detection ranges of the obstacle sensors becomes large. Thereby, the direction of the obstacle sensor fitted to the fitting portion is changed, and the obstacle detection field of view by the plurality of obstacle sensors can be narrowed. In addition, by rotating the rotating member so that the overlap of the detection ranges of the obstacle sensors is reduced, the direction of the obstacle sensor fitted in the fitting portion is changed, and the obstacles caused by the plurality of obstacle sensors The detection field of objects can be widened.
また、本発明の実施形態では、回動部材は、対称である一対の回動部材からなり、支持部材に支持された複数の障害物センサのうち、一端にある障害物センサを、回動部材の一方の嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を支持部材に取り付け、他端にある障害物センサを、回動部材の他方の嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を支持部材に取り付ける。このようにすることで、一対の回動部材を回動させると、両端にある障害物センサの向きが変わるので、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を、障害物センサの並び方向にバランス良く狭くしたり広くしたりすることができる。 Moreover, in embodiment of this invention, a rotation member consists of a pair of symmetrical rotation members, and the obstacle sensor in one end is made into a rotation member among several obstacle sensors supported by the support member. The rotating member is attached to the support member, the obstacle sensor at the other end is fitted to the other fitting portion of the rotating member, and the rotating member is attached. Is attached to the support member. In this way, when the pair of rotating members are rotated, the direction of the obstacle sensors at both ends is changed, so that the obstacle detection field of view by the plurality of obstacle sensors is set in the direction in which the obstacle sensors are arranged. It can be narrowed or widened with good balance.
また、本発明の実施形態では、回動部材に、支持部材に支持された嵌合部に嵌合させていない他の障害物センサを支持部材との間に保持する保持部を設ける。このようにすることで、1つの回動部材によって2つ以上の障害物センサを支持部材に取り付けることができ、取り付け効率の向上を図ることが可能となる。 In the embodiment of the present invention, the rotating member is provided with a holding portion that holds another obstacle sensor that is not fitted in the fitting portion supported by the support member, with the support member. By doing in this way, two or more obstacle sensors can be attached to a support member by one rotation member, and it becomes possible to aim at improvement in attachment efficiency.
また、本発明の実施形態では、障害物センサの支持部材に支持される面に、脚部を設け、支持部材に、脚部を挿入させる挿入孔を設ける。このようにすることで、障害物センサを支持部材に位置決めして支持させることができ、衝撃などが加わっても障害物センサをずれ難くすることが可能となる。 Moreover, in embodiment of this invention, a leg part is provided in the surface supported by the support member of an obstruction sensor, and the insertion hole which inserts a leg part is provided in a support member. By doing so, the obstacle sensor can be positioned and supported by the support member, and the obstacle sensor can be made difficult to shift even when an impact or the like is applied.
また、本発明の実施形態では、回動部材に、回動操作用の取手部を設ける。このようにすることで、取手部を操作して、回動部材を容易に回動させることができ、嵌合部に嵌合させた障害物センサの向きを所望の方向に調整することが可能となる。 In the embodiment of the present invention, the rotating member is provided with a handle for rotating operation. By doing in this way, a handle part can be operated, a rotation member can be rotated easily, and direction of an obstacle sensor fitted to a fitting part can be adjusted to a desired direction. It becomes.
さらに、本発明の典型的な実施形態では、障害物を検知して当該障害物までの距離を検出する障害物センサを備え、障害物センサからの出力に基づいて自動的に走行しながら床面の掃除を行う掃除機ロボットにおいて、複数の障害物センサを並べて支持し、障害物センサの支持する面に設けられた脚部を挿入させる挿入孔が形成された支持部材と、障害物センサを嵌合させる嵌合部、障害物センサを支持部材との間に保持する保持部、および回動操作用の取手部が設けられた対称な一対の回動部材と、一対の回動部材をそれぞれ支持部材に対向させつつ回動可能に取り付ける取付部材とを備える。そして、支持部材に支持された複数の障害物センサのうち、一端にある障害物センサを、回動部材の一方の嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を取付部材によって支持部材に取り付け、他端にある障害物センサを、回動部材の他方の嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を取付部材によって支持部材に取り付け、嵌合させていない他の障害物センサを各回動部材の保持部で支持部材との間に保持し、各回動部材を回動させることにより、嵌合させた各障害物センサを回動させて向きを変える。 Furthermore, in an exemplary embodiment of the present invention, an obstacle sensor that detects an obstacle and detects a distance to the obstacle is provided, and the floor surface is automatically traveled based on an output from the obstacle sensor. In a vacuum cleaner robot for cleaning, a plurality of obstacle sensors are supported side by side, and a support member formed with an insertion hole for inserting a leg provided on a surface supported by the obstacle sensor and the obstacle sensor are fitted. A fitting part to be combined, a holding part for holding the obstacle sensor between the support member, a pair of symmetrical turning members provided with a handle part for turning operation, and a pair of turning members are supported respectively. And an attachment member that is rotatably attached to the member. Then, of the plurality of obstacle sensors supported by the support member, the obstacle sensor at one end is fitted into one fitting portion of the rotation member, and the rotation member is attached to the support member by the mounting member. Attach the obstacle sensor at the other end to the other fitting part of the rotation member, attach the rotation member to the support member by the attachment member, and install other obstacle sensors that are not fitted. By holding each rotating member between the holding members and rotating the rotating members, the fitted obstacle sensors are rotated to change their directions.
上記のようにすることで、取手部を操作して一対の回動部材をそれぞれ回動させると、当該回動部材の嵌合部に嵌合させた両端の障害物センサの向きが変わるので、各回動部材の保持部で保持した障害物センサの向きが変わらなくても、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を、障害物センサの並び方向にバランス良く狭くしたり広くしたりすることができる。よって、狭い場所や障害物の少ない場所を掃除機ロボットに掃除させる場合には、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を狭くすることで、複数の障害物センサの検知範囲の中央部で障害物を的確に捉えて、障害物までの距離を高い精度で検出することが可能となる。また、広い場所や障害物の多い場所を掃除機ロボットに掃除させる場合には、複数の障害物センサによる障害物の検知視野を広くすることで、多くの障害物を一度に検知することが可能となる。 By doing the above, when the handle part is operated to rotate the pair of rotating members, the orientations of the obstacle sensors at both ends fitted to the fitting parts of the rotating member change. Even if the direction of the obstacle sensor held by the holding part of each rotating member does not change, the obstacle detection field of view by the multiple obstacle sensors should be narrowed or widened in a balanced manner in the direction in which the obstacle sensors are arranged. Can do. Therefore, when the vacuum cleaner robot cleans a narrow place or a place with few obstacles, narrow the obstacle detection field of view by the multiple obstacle sensors, and at the center of the detection range of the multiple obstacle sensors. It is possible to accurately capture the obstacle and detect the distance to the obstacle with high accuracy. In addition, when a vacuum cleaner robot is used to clean a large place or a place with many obstacles, it is possible to detect many obstacles at once by widening the obstacle detection field of view with multiple obstacle sensors. It becomes.
本発明によれば、作業場所の状況に応じて、方向可変機構によって複数の障害物センサの少なくとも1つの向きを変えることにより、障害物センサ同士の検知範囲の重なり状態を変化させて、複数の障害物センサにより障害物を検知する視野の広さを変えることが可能となる。 According to the present invention, the overlapping state of the detection ranges of the obstacle sensors is changed by changing the direction of at least one of the obstacle sensors by the direction changing mechanism according to the situation of the work place. It is possible to change the width of the visual field for detecting an obstacle by the obstacle sensor.
図1は、本発明における移動作業ロボットおよび掃除機ロボットの一実施形態を構成する掃除機ロボット1の電気ブロック図である。図1において、2はマイクロコンピュータとその他制御回路からなる制御部である。この制御部2は、掃除機ロボット1の各部を制御する。3はROMおよびRAM等からなるメモリである。このメモリ3のROMには、制御部2が各部を制御するためのプログラムおよびデータが記憶されていて、RAMには、制御部2が各部を制御しているときのデータが読み書き可能に記憶される。4は後述する走行輪を回転させる走行モータ、5は走行輪の回転数を検出する走行用エンコーダである。6は走行輪に連結された操舵軸を回転させる操舵モータ、7は操舵軸の回転角度を検出する操舵用エンコーダである。8はごみ等を吸い込むために吸気力を発生させるファンモータである。11〜13は具備する一対のCCDに入射する映像の位相差により距離を測定する光学式のパッシブセンサからなる障害物センサである。これら障害物センサ11〜13によって障害物が検知され、当該障害物までの距離が検出される。
FIG. 1 is an electric block diagram of a
図2は、掃除機ロボット1の全体を示す平面図である。図3は、掃除機ロボット1による障害物の検知状況を示す図である。図2において、掃除機ロボット1の本体1a底部には、走行輪14、従動輪15、およびブラシ一体型の吸い込みノズル9が設けられている。走行輪14には、走行輪14の向きを変える操舵軸16が連結されている。本体1a前部(図2の下側)には、前述の障害物センサ11〜13が、前方かつ斜め下方を向くように、左側から第2障害物センサ12、第1障害物センサ11、第3障害物センサ13の順で取り付けられている。これら障害物センサ11〜13の取付構造は、後述する。図3において、障害物センサ11〜13の前方に示す斜線部分は、障害物センサ11〜13により障害物を検知する検知視野である。Fは清掃場所の床面である。Hは凹状段差、階段、穴、溝等のような床面Fよりも低い障害物である。Wは凸状段差、壁、床上設置物等のような床面Fよりも高い障害物である。なお、障害物センサ11〜13により検知する障害物には、障害物H、Wはもちろん、床面Fも含まれる。
FIG. 2 is a plan view showing the entire
前述の制御部2は、前述の走行モータ4の駆動によって走行輪14を回転させて、当該走行輪14と従動輪15とを床面F上に転動させることにより、掃除機ロボット1の本体1aを走行させる。走行距離は、前述の走行用エンコーダ5が検出した走行輪14の回転数に基づいて算出する。また、制御部2は、前述の操舵モータ6の駆動によって操舵軸16を回転させて、走行輪14の向きを変えることにより、本体1aの走行方向を転換させる。走行方向、即ち走行輪14の向きは、前述の操舵用エンコーダ7が検出した操舵軸16の回転角度に基づいて算出する。さらに、制御部2は、走行中に前述のファンモータ8の駆動によって吸気力を発生させ、ノズル9を通じてごみ等を吸い込むことにより、床面Fを掃除する。
The control unit 2 rotates the traveling
清掃場所を走行および掃除中に、制御部2は、前述の各障害物センサ11〜13によって本体1a前方の障害物を検知する。そして、制御部2は、各障害物センサ11〜13からの出力に基づいて、障害物の有る方向を判断し、本体1aから障害物までの距離を検出する。障害物センサ11〜13から掃除機ロボット1の接地面までの距離は、予め計測されて基準値として前述のメモリ3に記憶されている。このため、図3(a)に示すように、障害物センサ11〜13によって掃除機ロボット1が接地している床面Fを検知しているときは、検出距離(床面Fまでの距離)は基準値と等しいため、制御部2は、検知した障害物は床面Fであると判断し、転落または衝突の恐れはないので、本体1aの走行方向を転換することなく、前方に向かって走行させる。そして、図3(b)に示すように、障害物センサ11〜13によって床面Fよりも低い障害物Hを検知したときは、検出距離(障害物Hまでの距離)は基準値よりも遠いため、制御部2は、検知した障害物は床面Fよりも低い障害物Hであると判断し、本体1aの走行方向を転換して、障害物Hへの転落を回避する。また、図3(c)に示すように、障害物センサ11〜13によって床面Fよりも高い障害物Wを検知したときは、検出距離(障害物Wまでの距離)は基準値よりも近いため、制御部2は、検知した障害物は床面Fよりも高い障害物Wであると判断し、本体1aの走行方向を転換して、障害物Wへの衝突を回避する。
During traveling and cleaning of the cleaning place, the control unit 2 detects an obstacle in front of the main body 1a by each of the
図4は、障害物センサ11〜13の取付構造を示す図であって、(a)は同平面図、(b)は同正面図である。図5は、同取付構造の他の状態を示す平面図である。図6は、障害物センサ11〜13を取り付けるための支持部材17を示す図であって、(a)は同平面図、(b)は同正面図である。図7は、障害物センサ11〜13を取り付けるための回動部材18、19を示す図であって、(a)は同平面図、(b)は同正面図である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the mounting structure of the
図6に示す支持部材17は、略長方形の板金からなり、図2に示すように長手方向と掃除機ロボット1の左右方向とが平行になるように、本体1aのフレーム(図示省略)に固定部材(図示省略)によって固定されている。支持部材17には、図4に示すように各障害物センサ11〜13の底部に設けた2本の脚部11a、11b、12a、12b、13a、13bをそれぞれ挿入させる挿入孔17a〜17fが所定の間隔で形成され、段付きネジからなる取付部材20、21をそれぞれ挿通させる挿通孔17g、17hが所定の間隔で形成されている。挿入孔17a〜17dは円形であり、径が脚部11a、11b、12a、13aの径と略同等の大きさになっている。挿入孔17e、17fは円を円弧状に広げた形であり、短径が脚部12b、13bの径と略同等の大きさになっている。挿通孔17g、17hは円形であり、径が取付部材20、21の径と略同等の大きさになっている。
The
図4に示すように、第1障害物センサ11の脚部11a、11bを支持部材17の挿入孔17a、17bに挿入して、第1障害物センサ11を支持部材17の上面に載置する(第1障害物センサ11の底面を支持部材17の上面に接触させる)ことで、第1障害物センサ11は本体1aの真直ぐ前方(図4(a)の下方向)かつ斜め下方を向き、支持部材17と平行に動かないように支持部材17に支持される。第2障害物センサ12の脚部12a、12bを支持部材17の挿入孔17c、17eに挿入して、第2障害物センサ12を支持部材17の上面に載置する(第2障害物センサ12の底面を支持部材17の上面に接触させる)ことで、第2障害物センサ12は本体1aの左斜め前方かつ斜め下方を向き、脚部12aを中心にして支持部材17と平行に回動するように支持部材17に支持される。第3障害物センサ13の脚部13a、13bを支持部材17の挿入孔17d、17fに挿入して、第3障害物センサ13を支持部材17の上面に載置する(第3障害物センサ13の底面を支持部材17の上面に接触させる)ことで、第3障害物センサ13は本体1aの右斜め前方かつ斜め下方を向き、脚部13aを中心にして支持部材17と平行に回動するように支持部材17に支持される。つまり、支持部材17は、障害物センサ11〜13を本体1aの略前方かつ斜め下方に向くように左右方向に並べて支持する。障害物センサ11〜13の間隔は、支持部材17に支持された状態で、隣り合う障害物センサ11〜13同士の障害物F、H、Wを検知する検知範囲が常に一部重なるように設定されている。
As shown in FIG. 4, the
図7に示す一対の回動部材18、19は、板金を折り曲げ加工して、互いが対称になるように形成されている。各支持部材18、19には、第2、第3障害物センサ12、13を嵌合させる嵌合部18a、19a、第1障害物センサ11を支持部材17との間に保持する保持部18b、19b、回動操作用の取手部18c、19c、および取付部材20、21をそれぞれ貫通させる貫通孔18d、19dが形成されている。嵌合部18a、19aは、幅が第2、第3障害物センサ12、13の幅と略同等の大きさになっていて、高さが第2、第3障害物センサ12、13の高さと略同等の大きさになっている。貫通孔18d、19dは円を円弧状に広げて形であり、短径が取付部材20、21の径と略同等の大きさになっている。
The pair of rotating
図4に示すように、支持部材17に支持された左端にある第2障害物センサ12に回動部材18の嵌合部18aを嵌合させ、回動部材18の貫通孔18dと支持部材17の挿通孔17gとに取付部材20を貫通させて、取付部材20を本体1aのフレームに形成されたネジ穴(図示省略)に螺合することで、回動部材18は支持部材17の上面に対向しつつ回動可能に取り付けられる。支持部材17に支持された右端にある第3障害物センサ13に回動部材19の嵌合部19aを嵌合させ、回動部材19の貫通孔19dと支持部材17の挿通孔17hとに取付部材21を貫通させて、取付部材21を本体1aのフレームに形成されたネジ穴(図示省略)に螺合することで、回動部材19は支持部材17の上面に対向しつつ回動可能に取り付けられる。また、回動部材18、19を支持部材17に取り付けることで、支持部材17に支持された非嵌合の第1障害物センサ11が、各回動部材18、19の保持部18b、19bによって保持される。支持部材17、回動部材18、19、および取付部材20、21は、本発明における方向可変機構の一実施形態を構成する。
As shown in FIG. 4, the fitting part 18 a of the
回動部材18、19を支持部材17に取り付けている取付部材20、21を締め付けると、回動部材18、19が支持部材17に固定され、障害物センサ11〜13が回動部材18、19と支持部材17との間に固定される。そして、取付部材20、21を緩めて、回動部材18、19の取手部18c、19cを図4(a)の矢印方向に押すと、回動部材18、19とともに第2、第3障害物センサ12、13が外側へ開くように回動し、第2、第3障害物センサ12、13の向きが変わる。図5は、回動部材18、19および第2、第3障害物センサ12、13が最も外側へ開くように回動した状態を示している。この状態のとき、隣り合う障害物センサ11〜13同士の検知範囲の重なりは最小となって、3つの障害物センサ11〜13によって障害物F、H、Wを検知する検知視野(斜線部分)の広さは最大角度θ2になる。また、取付部材20、21を緩めて、回動部材18、19の取手部18c、19cを図5の矢印方向に引くと、回動部材18、19とともに第2、第3障害物センサ12、13が内側へ閉じるように回動し、第2、第3障害物センサ12、13の向きが変わる。図4(a)は、回動部材18、19および第2、第3障害物センサ12、13が最も内側へ閉じるように回動した状態を示している。この状態のとき、隣り合う障害物センサ11〜13同士の検知範囲の重なりは最大となって、3つの障害物センサ11〜13によって障害物F、H、Wを検知する検知視野(斜線部分)の広さは最小角度θ1になる。つまり、取付部材20、21を緩めて、回動部材18、19を回動させると、第2、第3障害物センサ12、13の向きが変わり、当該向きを適当な方向に調整して取付部材20、21を締め付けると、第2、第3障害物センサ12、13が調整した向きで固定され、3つの障害物センサ11〜13による検知視野が角度θ1〜θ2の範囲で所定の広さに維持される。
When the
以上のようにすることで、取手部18c、19cを操作して、一対の回動部材18、19をそれぞれ回動させると、嵌合部18a、19aに嵌合させている両端の第2、第3障害物センサ12、13の向きが変わるので、保持部18b、19bで保持する第1障害物センサ11の向きが変わらなくても、3つの障害物センサ11〜13による障害物F、H、Wの検知視野の広さを変えることができる。特に、一対の回動部材18、19を均等な角度で回動させると、3つの障害物センサ11〜13による検知視野の広さを、障害物センサ11〜13の並んでいる方向にバランス良く狭くしたり広くしたりすることができる。よって、狭い場所や障害物F、H、Wの少ない場所を移動作業ロボット1に掃除させる場合には、取手部18c、19cを引いて、障害物センサ11〜13同士の検知範囲の重なりが大きくなるように各回動部材18、19を回動させて、3つの障害物センサ11〜13による検知視野を狭くすることで、障害物センサ11〜13のいずれかの検知範囲の端部(非検知範囲との境界部分)ではなく、複数の障害物センサ11〜13の検知範囲の中央部で障害物F、H、Wを検知して、複数の障害物センサ11〜13からの出力に基づき、障害物F、H、Wまでの距離を高い精度で検出することが可能となる。また、広い場所や障害物F、H、Wの多い場所を移動作業ロボット1に掃除させる場合には、取手部18c、19cを押して、障害物センサ11〜13同士の検知範囲の重なりが小さくなるように各回動部材18、19を回動させて、3つの障害物センサ11〜13による検知視野を広くすることで、多くの障害物F、H、Wを一度に検知することが可能となる。
By doing the above, when the
また、第2、第3障害物センサ12、13の向きを変えて、障害物F、H、Wの検知視野を広くすることができるので、前述の特許文献4のように広い検知視野を確保しようとして多数の障害物センサを用いる必要はなく、障害物センサの使用数を少なくして、コストを低く抑えることが可能となる。また、障害物センサ11〜13の支持部材17に支持される底面に脚部11a、11b、12a、12b、13a、13bを設け、支持部材17に脚部11a、11b、12a、12b、13a、13bを挿入させる挿入孔17a〜17fを設けたので、障害物センサ11〜13を支持部材17に位置決めして支持させることができ、衝撃などが加わっても障害物センサ11〜13をずれ難くすることが可能となる。また、回動部材18、19に保持部18b、19bを設けたので、2つの回動部材18、19によって3つの障害物センサ11〜13を支持部材17に取り付けることができ、取り付け効率の向上を図ることが可能となる。さらに、回動部材18、19に取手部18c、19cを設けたので、この取手部18c、19cを操作して、回動部材18、19を容易に回動させることができ、嵌合部18a、19aに嵌合させた第2、第3障害物センサ12、13の向きを所望の方向に調整することが可能となる。
Moreover, since the detection field of the obstacles F, H, and W can be widened by changing the direction of the second and
本発明は、以上述べた実施形態以外にも種々の形態を採用することができる。例えば、以上の実施形態では、3つの障害物センサ11〜13を本体1a前面に取り付けた場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、取り付ける障害物センサの数は、2つでも4つ以上でもよい。また、回動部材を嵌合させる障害物センサの数は、1つでも2つでも3つ以上でも良い。さらに、1つの回動部材で保持する障害物センサの数は、1つでも2つ以上でも良い。
The present invention can adopt various forms other than the embodiment described above. For example, in the above embodiment, the case where the three
また、以上の実施形態では、掃除機ロボット1の本体1a前部に、支持部材17を支持部材17の長手方向と本体1aの左右方向とが平行になるように固定して、障害物センサ11〜13を略前方に向けて取り付けた場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、本体の側部または後部に支持部材を固定して、複数の障害物センサを略側方または後方に向けて取り付けるようにしてもよい。また、支持部材を支持部材の長手方向と本体の高さ方向とが平行になるように本体に固定して、複数の障害物センサを水平方向、水平方向より下向き、または水平方向より上向きに取り付けるようにしてもよい。
Moreover, in the above embodiment, the
また、以上の実施形態では、図4(a)および図5に示したように、3つの障害物センサ11〜13の検知視野の広さが90°未満の角度θ1〜θ2で可変する場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、回動部材の回動可能角度を大きくして、複数の障害物センサの検知視野の広さが90°以上の角度で可変するようにしてもよい。また、回動部材の回動可能角度を小さくして、複数の障害物センサの検知視野の広さが角度θ1〜θ2よりも小さな角度で可変するようにしてもよい。
Moreover, in the above embodiment, as shown in FIG. 4A and FIG. 5, the width of the detection visual field of the three
また、以上の実施形態では、隣り合う障害物センサ11〜13同士の障害物の検知範囲が常に一部重なるように、障害物センサ11〜13の支持間隔を設定した場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、例えば隣り合う障害物センサ同士の検知範囲が、検知視野の最も狭いときに完全に重なり、検知視野の最も広いときに近接または離間するように、複数の障害物センサの支持間隔を設定してもよい。 Moreover, in the above embodiment, the case where the support interval of the obstruction sensors 11-13 is set as an example so that the detection range of the obstructions of adjacent obstruction sensors 11-13 may always partially overlap is mentioned as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the detection range between adjacent obstacle sensors is completely overlapped when the detection visual field is the narrowest, and is close or separated when the detection visual field is the widest. A support interval of a plurality of obstacle sensors may be set.
また、以上の実施形態では、支持部材17、回動部材18、19、および取付部材20、21によって方向可変機構を構成したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、これ以外に、例えば本体に並べて固定した複数のモータの回転軸に複数の障害物センサを連結して支持し、スイッチ操作によって当該モータを駆動して、少なくとも1つ以上の障害物センサの向きを変えるような構造によって方向可変機構を構成するようにしてもよい。つまり、方向可変機構としては、複数の障害物センサを並べて支持し、当該障害物センサの少なくとも一つの向きを変えることが可能な機構であればよい。
Moreover, in the above embodiment, although the direction variable mechanism was comprised by the supporting
さらに、以上の実施形態では、掃除機ロボット1に、本発明を適用した場合を例に挙げているが、本発明はこれ以外にも、例えば所定の場所に有る物体を別の場所に移送する無人搬送ロボットや、敷地内を移動しながら侵入者等をカメラで撮影するセキュリティロボットのような、自動的に移動しながら作業を行う移動作業ロボットに適用することが可能である。
Furthermore, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the vacuum
1 掃除機ロボット
11 第1障害物センサ
11a、11b 脚部
12 第2障害物センサ
12a、12b 脚部
13 第3障害物センサ
13a、13b 脚部
17 支持部材
17a〜17f 挿入孔
18、19 回動部材
18a、19a 嵌合部
18b、19b 保持部
18c、19c 取手部
20、21 取付部材
F 床面(障害物)
H 床面よりも低い障害物
W 床面よりも高い障害物
DESCRIPTION OF
H Obstacle lower than the floor W W Obstacle higher than the floor
Claims (7)
複数の前記障害物センサを並べて支持し、前記障害物センサの支持する面に設けられた脚部を挿入させる挿入孔が形成された支持部材と、
前記障害物センサを嵌合させる嵌合部と、前記障害物センサを前記支持部材との間に保持する保持部と、回動操作用の取手部とが設けられた対称な一対の回動部材と、
前記一対の回動部材をそれぞれ前記支持部材に対向させつつ回動可能に取り付ける取付部材と、を備え、
前記支持部材に支持された複数の前記障害物センサのうち、一端にある前記障害物センサを、前記回動部材の一方の前記嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を前記取付部材によって前記支持部材に取り付け、他端にある前記障害物センサを、前記回動部材の他方の前記嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を前記取付部材によって前記支持部材に取り付け、嵌合させていない他の前記障害物センサを各回動部材の保持部で支持部材との間に保持し、各回動部材を回動させることにより、嵌合させた前記各障害物センサを回動させて向きを変えることを特徴とする掃除機ロボット。 In a vacuum cleaner robot that includes an obstacle sensor that detects an obstacle and detects a distance to the obstacle, and that automatically cleans the floor surface based on an output from the obstacle sensor,
A support member in which a plurality of the obstacle sensors are supported side by side and an insertion hole for inserting a leg portion provided on a surface supported by the obstacle sensor is formed;
A pair of symmetrical rotating members provided with a fitting part for fitting the obstacle sensor, a holding part for holding the obstacle sensor between the support member, and a handle part for rotating operation. When,
An attachment member that rotatably attaches the pair of turning members to each of the support members,
Of the plurality of obstacle sensors supported by the support member, the obstacle sensor at one end is fitted into one fitting portion of the turning member, and the turning member is attached to the mounting member. The obstruction sensor at the other end is fitted to the other fitting portion of the rotating member, and the rotating member is attached to the supporting member by the attaching member. The other obstacle sensors that are not matched are held between the supporting members by the holding portions of the rotating members, and the rotating obstacle members are rotated to rotate the fitted obstacle sensors. Vacuum cleaner robot characterized by changing direction.
複数の前記障害物センサを並べて支持し、支持した前記障害物センサの少なくとも一つを回動させて、当該障害物センサの向きを変える方向可変機構を備えたことを特徴とする移動作業ロボット。 In a mobile work robot that includes an obstacle sensor that detects an obstacle and detects a distance to the obstacle, and performs work while automatically moving based on an output from the obstacle sensor,
A mobile work robot comprising a direction variable mechanism that supports a plurality of obstacle sensors side by side and rotates at least one of the supported obstacle sensors to change the direction of the obstacle sensors.
前記方向可変機構は、複数の前記障害物センサを並べて支持する支持部材と、前記障害物センサを嵌合させる嵌合部が設けられた回動部材と、当該回動部材を前記支持部材に対向させつつ回動可能に取り付ける取付部材とから構成され、
前記支持部材に支持された複数の前記障害物センサの少なくとも一つを前記回動部材の前記嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を前記取付部材によって前記支持部材に取り付け、当該回動部材を回動させることにより、嵌合させた前記障害物センサを回動させて向きを変えることを特徴とする移動作業ロボット。 The mobile work robot according to claim 2,
The direction variable mechanism includes a support member that supports a plurality of the obstacle sensors side by side, a rotation member provided with a fitting portion for fitting the obstacle sensors, and the rotation member that faces the support member. It is composed of a mounting member that can be pivoted while being
At least one of the plurality of obstacle sensors supported by the support member is fitted into the fitting portion of the rotation member, and the rotation member is attached to the support member by the attachment member. A mobile work robot characterized in that by rotating a moving member, the fitted obstacle sensor is rotated to change its direction.
前記回動部材は、対称である一対の回動部材からなり、
前記支持部材に支持された複数の前記障害物センサのうち、一端にある前記障害物センサを、前記回動部材の一方の前記嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を前記支持部材に取り付け、他端にある前記障害物センサを、前記回動部材の他方の前記嵌合部に嵌合させて、当該回動部材を前記支持部材に取り付けたことを特徴とする移動作業ロボット。 The mobile work robot according to claim 3,
The rotating member comprises a pair of rotating members that are symmetrical,
Of the plurality of obstacle sensors supported by the support member, the obstacle sensor at one end is fitted into one of the fitting portions of the turning member, and the turning member is attached to the supporting member. A mobile work robot, wherein the obstacle sensor at the other end is fitted into the other fitting portion of the turning member, and the turning member is attached to the support member.
前記回動部材に、前記支持部材に支持された前記嵌合部に嵌合させていない他の前記障害物センサを支持部材との間に保持する保持部を設けたことを特徴とする移動作業ロボット。 In the mobile work robot according to claim 3 or 4,
A moving operation characterized in that the rotating member is provided with a holding portion that holds the other obstacle sensor that is not fitted in the fitting portion supported by the support member between the rotation member and the support member. robot.
前記障害物センサの前記支持部材に支持される面に、脚部を設け、前記支持部材に、前記脚部を挿入させる挿入孔を設けたことを特徴とする移動作業ロボット。 The mobile work robot according to any one of claims 3 to 5,
A mobile work robot characterized in that a leg portion is provided on a surface of the obstacle sensor supported by the support member, and an insertion hole for inserting the leg portion is provided in the support member.
前記回動部材に、回動操作用の取手部を設けたことを特徴とする移動作業ロボット。
The mobile work robot according to any one of claims 3 to 6,
A mobile work robot, wherein the rotating member is provided with a handle for rotating operation.
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---|---|---|---|
JP2004197865A JP2006015048A (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Cleaner robot and self-propelled working robot |
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KR20190001152A (en) * | 2017-06-26 | 2019-01-04 | 엘지전자 주식회사 | Robot cleaner |
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2004
- 2004-07-05 JP JP2004197865A patent/JP2006015048A/en active Pending
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