JP2006164100A

JP2006164100A - 自走式移動体の制御方法

Info

Publication number: JP2006164100A
Application number: JP2004357647A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Hara; 圭祐原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】自走式移動体が自ら作業時間を判断して行動を抑制し、作業する時間帯により、走行や作業に伴って発生する騒音を低減させることができる自走式移動体の制御方法を提供する。
【解決手段】電源スイッチをＯＮ（Ｓ１）の後、制御部２に予め与えられた時間帯に関する情報の呼出し（Ｓ３）の後、時間帯制御が必要かどうかの判断を行う（Ｓ４）。時間帯制御が必要な場合、駆動装置３の駆動速度量と作業装置４の作業速度量の制御を行う（Ｓ５，Ｓ６）。作業開始してから一定時間ｔが経過した後、現在時刻の確認（Ｓ１０）と時間帯入力確認（Ｓ１１）の後、作業中に予定時間数の超過に起因して時間帯制御が必要か否かを判定し（Ｓ１２）、時間帯制御が必要な場合、駆動速度量の制御（Ｓ１３）と作業速度量の制御（Ｓ１４）を行う。終了時刻が到来か否かを判定し（Ｓ１７）し、到来時にはフローを終了し、到来していなければ、Ｓ９に戻って上記のフローを繰り返す。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、自走式掃除機や留守番ロボットをはじめとして、走行空間を自走して作業を行う自走式移動体の制御方法に関する。

従来、自走式移動体として、吸引式掃除機を備えた自律走行ロボットがあるが、その一例として部屋全体の掃除を行う方式が特許文献１に示されている。この自律走行ロボットによれば、自律走行に必要な走行経路をロボット本体自らが決定し、決められた走行様式に忠実な走行を実現するよう構成されている。したがって、走行が可能な部屋の全体像を周回走行により適確に認識し、認識された部屋を例えば隈なく走行するための走行様式や、或は認識された部屋をもっとも少ない方向転換で隈なく走行するための走行様式など、走行目的にもっとも適した走行様式を選択可能としている。このため、掃除ロボットとしてまったく未知な部屋を清掃する場合に、事前の周回走行によって得たマップに従って、部屋の大きさと形状を認識し効率良く走行させることで、未掃除部分を残すことなく確実に清掃することができ、従来の掃除ロボットのごとく、部屋に凹凸があったり或は部屋のなかに障害物があったりしたときに、満足に掃除ができず、結局最後は人手に頼らざるを得ないといった課題を解決し、汎用性が高く目的遂行能力の高い掃除ロボットを提供することを図っている。
特開平５−４６２３９号公報（段落［００２４］，図１）

走行空間を自走して作業を行う自走式移動体において、その各種作業時間については、開始時間を設定しないタイプと、予め開始時間を設定するタイプが設計されている。即ち、使用者が自走式移動体の電源を投入して後、すぐ作業を開始するタイプと、動作する時間をタイマーにより設定し、設定時間になると作業を開始するタイプがあるが、いずれのタイプの自走式移動体も作業するタイミングに合せて行動を開始している。タイマーは各種家電製品で広く用いられており、コイルばねを使ったメカ式と、マイコン式がある。

自走式移動体は、作業の開始時期や作業内容によっては夜間の作業が深夜に及ぶ場合もある。夜間の電気料金については、例えば２３時から翌朝７時までの時間帯では、通常料金の１／３になる場合があるので、自走式移動体の作業についても、夜間の作業として深夜電力を活用することにより、電気料金を大幅に低減できるメリットがある。しかしながら、自走式移動体はその走行時又は作業時に騒音を発しており、特に、夜間の作業には近隣に騒音公害を引き起こす可能性があるので、作業を停止するなど、夜間の作業を自粛せざるを得ないケースもある。

そこで、走行や作業に伴って発生する騒音を低減させることが求められる時間帯や、電気料金を低減できる時間帯のような時間帯に対応するため、自走式移動体が自ら作業時間を判断して行動を自律することが求められている。

本発明の目的は、時間帯に応じて移動や作業により発生する騒音を低減させる、或いは時間帯別の電力料金体系に対応して電力料金を低減することができる自走式移動体の制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明による自走式移動体の制御方法は、走行用の駆動装置と、駆動装置に電源を供給する電源部と、走行空間内で走行させるために駆動装置を制御する制御部とを具備する自走式移動体の走行や作業を制御する方法であって、制御部に時計機能を備え、当該時計機能を利用して時間帯に応じて駆動装置の出力を制御することを特徴としている。

この自走式移動体の制御方法によれば、駆動装置による走行空間内での走行に関しては、時間帯は制御部に備わる時計機能によって判断され、時計機能によって判断した時間帯に応じて、例えばモータの回転数のような駆動装置の出力、即ち、単位時間当たりの駆動量（走行量）を制御し、適切な出力（回転数）で駆動装置が駆動する。したがって、夜間等において駆動装置が大きな騒音を出すと騒音公害となる時間帯では、自動的に駆動装置の出力を低下させて、移動に伴って発生する騒音を騒音公害とならない程度にまで低減させる等の制御が行われる。時間帯については、予め自走式移動体の制御部に所定の時間帯を記憶させても良いし、自走式移動体に装着された入力装置から任意に時間帯を入力しても良い。使用者が電源を投入してすぐに作業を開始する場合には、移動体本体または移動体のリモコンに装備されているスタートボタンを押す。また、使用者が時間帯に応じて駆動装置の出力を制御する場合には、スタートボタンを押さずに、移動体本体または移動体のリモコンに専用スイッチとして装備されている予約ボタンを押し、続いて時間帯の設定を行う。

この自走式移動体の制御方法において、自走式移動体は制御部から出力される制御信号を受けて走行空間内で求められる作業を行う作業装置を具備しており、制御部は、時計機能を利用して時間帯に応じて作業装置における作業量を制御することが好ましい。自走式移動体が行う各種作業に関し、時間帯に応じて作業装置における作業量、即ち、単位時間当たりの作業量の制御を行うことによって、夜間等の時間帯において作業装置の作業に伴って発生する騒音を公害とならない程度にまで低減させることができる。

この作業装置を具備する自走式移動体の制御方法において、自走式移動体は任意の時間領域に作業装置での作業を開始する専用スイッチ、即ち予約ボタンを具備しており、制御部は、予約ボタンがＯＮ状態になるのに応答して、作業装置が作業するのに適した時間帯を選定し、当該選定された時間帯の中で作業装置に作業を行わせることが好ましい。自走式移動体は任意の時間領域に作業装置での作業を開始する専用スイッチを備えることで、その時間領域内でのみ作業装置での作業を許容して、時間領域外での作業の実行を防止することができる。専用スイッチ、即ち予約ボタンがＯＮ状態になるのに応答して、作業装置が作業するのに適した時間帯が選定されるので、選定された時間帯の中で作業装置が作業を実行することになる。

この作業装置を具備する自走式移動体の制御方法において、自走式移動体は制御部に接続されており且つ終了時間を設定可能な入力装置を具備しており、制御部は、入力された終了時間までに作業に適した時間帯を検索し、作業に適した時間帯を発見した場合には、当該時間帯の中で作業装置に作業を行わせることができる。自走式移動体に備わる入力装置から入力した終了時間は制御部に伝えられ、制御部は、入力された終了時間までに作業に適した時間帯を検索する。そうした時間帯が発見されたときには、制御部は当該時間帯の中で作業装置に作業を行わせ、そうした時間帯を発見できない場合には、作業装置での作業を見合わせる。

この作業装置を具備する自走式移動体の制御方法において、電源部は充電ステーションで充電可能な充電池であり、制御部は、時計機能として、充電ステーションで供給される電気料金が最も少なくなる料金最安時間帯を記憶しており、当該料金最安時間帯を利用して充電池の充電を行うことができる。或いは電源部が商用電源の場合であっても、制御部は、時計機能として商用電源の電気料金が最も少なくなる料金最安時間帯を記憶しており、当該料金最安時間帯を利用して商用電源から電力の供給を受けることができる。電力料金については、通常どの電力会社も深夜電力料金を最も安価に価格設定している。電源部を充電ステーションで充電可能な充電池或いは商用電源とするとき、充電時間又は電力使用時間を深夜電力料金の適用時間とすれば、安価な料金で駆動装置や作業装置を作動させることができ、自走式移動体の運転コストを低減することができる。

上記のように構成された自走式移動体の制御方法によれば、制御部に備わる時計機能を利用して時間帯に応じて駆動装置の出力が制御されるので、夜間の作業や騒音を抑制する必要がある地域での移動に対応することが可能になり、そうした自走式移動体の需要に応えることができる。また、時計機能を利用して時間帯に応じて作業装置における作業量を制御することで、走行空間内で求められる作業にも応えることができる。また、時間領域に作業装置での作業を開始する専用スイッチ、即ち予約ボタンも設けること、あるいは作業の終了時間を設定することができる入力装置を設けることで、自走式移動体の作業装置の時間の観点について使い勝手を向上させることもできる。更に、夜間の騒音に対処するため出力を低下させても、安価な深夜電力を利用すれば作業効率を下げることなく通常時より大幅に安価な料金で所定の作業を完了させることができ、自走式移動体の活用範囲を広げ、需要を拡大するというメリットがある。特に、掃除ロボットをはじめとする自走式移動体については、夜間使用していない室内を、近隣に迷惑となることなく静かに清掃することができ、ロボットの需要がさらに増えるものと期待される。

本発明による自走式移動体の制御方法の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による自走式移動体の概略構成を示すブロック図である。図中、１は電源部であり、ＡＣ電源又はＤＣ電源どちらでも良いが、ここでは説明上、マンガン−リチウム電池とする。スタートボタン１０を操作して電源スイッチをＯＮすると、電源部１から制御部２に信号が送られて、すぐに作業が開始される。制御部２は、駆動装置３と作業装置４とに制御信号を出力する。制御部２の内部には、時計機能が備わっている。制御部２からの制御信号を受けて、駆動装置３が駆動する（具体的には、駆動モータを回転駆動する）ことにより自走式移動体が移動する。また、制御部２からの制御信号を受けて、作業装置４における各種作業装置が作業を開始する。また、専用スイッチ、即ち予約ボタン１１を操作して入力装置５から、時間帯に関する情報を入力することができ、演算部６は、例えば、開始時間と終了時間の差を計算し、それらの時間情報が演算部６から制御部２に信号が送られ、入力信号に応じた時間帯に、駆動装置３と作業装置４が作用する。時計表示及び入力装置５から入力された情報は、必要に応じ、表示装置８に表示される。

図２は、この発明による自走式移動体の制御動作を示すフローチャートであり、その動作についてステップ１（「Ｓ１」と略す。以下、同じ）からＳ１７の順に説明する。まず、Ｓ１で電源スイッチをＯＮ状態にすると、Ｓ２で制御部２（図１参照、他の符号のものについても以下同様）内にある時計機能から現在時刻を確認し、Ｓ３で制御部２に予め与えられた時間帯に関する情報（入力装置５から入力される情報ではなく、予め設定される情報）を呼び出し、Ｓ４で時間帯制御が必要かどうかの判断を行う。Ｓ４での判断で時間帯制御が必要とされる場合、Ｓ５で駆動装置３を制御して駆動量（単位時間当たりの駆動量。モータの回転速度に相当）を制御する。制御データは予め時間帯により決められている。Ｓ５で駆動量制御を行った後、Ｓ６で作業装置４が行うべき作業量（単位時間当たりの作業量。作業速度とも言える量）の制御を行う。作業量の制御データについても予め時間帯により与えられている。Ｓ５とＳ６はいずれか一方が行われても、或いは両方行われても良い。また、各制御の順序はＳ５→Ｓ６でも良いし、Ｓ６→Ｓ５でも良く、順序にはこだわらない。駆動量制御又は作業量制御が行われた後、駆動又は作業が開始される。

Ｓ９において、作業開始してから一定時間ｔが経過した後、上記と同様に、現在時刻の確認（Ｓ１０）と時間帯入力確認（Ｓ１１）とが行なわれ、時間帯制御が必要な時間になったかどうかを判定する（Ｓ１２）。これは、作業中に予定時間数が超過したことにより、時間帯制御が必要になる場合を想定している。時間帯制御が必要な場合、Ｓ１３で駆動量制御を行った後、Ｓ１４で作業量の制御を行う。時間帯制御が必要でない場合、駆動継続（Ｓ１５）及び作業継続（Ｓ１６）を図る。Ｓ１７で終了時刻が到来したか否かを判定し、終了時刻が到来していれば、フローを終了し、終了時刻が到来していなければ、Ｓ９に戻って上記のフローを繰り返す。

ここで、本発明の自走式移動体の具体的な使用形態について、図３、図４を用いて説明する。図３は、表示装置８に表示される表示内容と入力装置５から入力される操作内容を例示している。本発明の自走式移動体の入力装置５は、図３のＤ１の状態であり、現在時刻を表示しているものとする。現在時刻表示は、必ずしも必要不可欠な機能ではなく、表示しなくも良い。まず、電源スイッチを入れる（Ｉ１）。表示装置８の表示が、「開始時間？」になり、入力待ちの状態になる（Ｄ２）。例えば、２０時即ち、２・０・０・０と入力する（Ｉ２）。表示装置８には、「２０：００」と表示される（Ｄ３）。この後、一定時間が経過すると、表示装置８の表示が、「終了時間？」になり、入力待ちの状態になる（Ｄ４）。本実施例による説明では、終了時間については、開始時間から１時間以上１２時間以内、即ち２１時以降の時間を入力可能に設定している。この状態で、６・０・０と入力する（Ｉ３）。表示は、「６：００」であり（Ｄ５）、終了時間は翌日の６時と設定される。

続いて、本発明の自走式移動体が行う作業量制御と駆動量制御について説明する。図４は、自走式移動体が行う作業量制御と駆動量制御の一例を示すフローチャートである。前述の通り、開始時間と終了時間が入力されたので、表示装置８は作業時間帯「２０：００〜６：００」を表示している（Ｃ１）。本実施例の場合、自走式移動体が行う作業時間は、標準モードで３０分としている。標準モードとは、所定の作業及び駆動を所定の作業速度又は駆動速度で行った場合のことである。

作業時間帯が入力されると、実際に作業する時間が夜間に及ぶかどうかの判定を行う。例えば、２０時以降を夜間時間帯とすれば、本実施例の場合、作業時間帯が２０：００〜６：００であるから、夜間時間帯に作業を行うことになる。例えば、作業が清掃作業のように、作業時に騒音が出る場合には、作業量を落として騒音にならないような配慮が必要になってくる。具体的には、清掃用モータの回転数を例えば標準モードの１／２に落として、作業には２倍の時間をかけるなどして対応する。本実施例においては、夜間時間帯における静音化対応は、必須であると仮定している。

また、自走式移動体が走行空間を移動する際にも、騒音が発生することがある。一般的に、作業音に比べて、駆動音は小さいことが多く、本実施例においても、作業量制御を優先し、駆動量制御は、どちらかと言えば優先レベルは低い。駆動量を制御するには、駆動用モータとこれにつながるギア組品の音を下げることが望ましい。例えば、作業完了までに時間的余裕があれば、自走式掃除機の駆動モータの回転数を標準モードの１／２にして低速で移動させる。そのため、移動時間は２倍になる。

図４で、Ｃ１の表示を行いながら、制御部２で作業時間が２０：００以降かどうか、夜間時間帯に入るかどうかの判定を行っている（Ｃ２）。今回の例のように、作業時間が２０：００以降になる場合、作業量を１／２以下に落として静音化する必要があるので（Ｃ３）、作業量制御を行う必要がある。図１の制御部２から作業装置４へ送信する電気量を１／２に減らすわけである。前述のように標準モードにおける作業時間は３０分であるから、作業効率が１／２になると、作業時間は倍の１時間になる。

図４で、作業量制御を行った後、引き続き駆動量制御を行うためには、最初の１時間に追加して次の１時間が必要であり、結局、作業時間が２時間必要となる。そこで、作業可能時間帯が２時間以上あるかどうかの判定を行っている（Ｃ４）。本実施例では、作業時間が２時間以上あるので、駆動量制御を行い、駆動モータの回転数を１／２に落として低速化し、静音化に対応している（Ｃ５）。

次に、自走式移動体が動作を開始し、作業を始める時間を決定する。ここで、２３：００〜翌７：００までは、深夜電力が利用できることとする。実際、電力会社と一定の契約をすれば、深夜電力サービスが受けられ、指定された時間帯においては、電力料金が１／３になるサービスが行われている。本実施例の場合も深夜電力サービスを利用し、時間帯制御を行って、電気料金を低減することを説明する。

自走式移動体が、例えばプールクリーナのように、商用電源のような、ＡＣコードで繋がれ、ＡＣ電源により駆動される場合には、図５のように時間帯制御を行う。まず作業時間が２３：００〜翌７：００の間に入っているかどうかの判定を行う（Ｃ７）。本実施例の場合は、２０：００〜６：００の間に２時間作業を行うので、時間帯制御を行うことができ、実際の作業は、２３：００から開始すれば、翌１：００に終了することになる（Ｃ８〜Ｃ１１）。その結果、２時間分の深夜電力サービスが受けられる。

また自走式移動体が、例えば自走式掃除機のように充電池で駆動され、作業終了後、充電器で電池の充電を行う場合には、図６のように時間帯制御を行う。まず充電時間が２３：００〜７：００の間に入っているかどうかの判定を行う（Ｃ１２）。充電時間が４時間と仮定すると、前記時間帯に含まれるため、２３：００から４時間の充電を行うこととする（Ｃ１３）。作業は、２１：００から開始すると、２時間で終了するので、２３：００に作業が終了し、２３：００から充電が開始される（Ｃ１４〜Ｃ１７）。３：００には充電が完了するので、深夜電力サービスが受けられる（Ｃ１８）。Ｃ１２の判定で否の場合には、深夜電力サービスの時間に拘束されることなく作業や充電が行われる。

図２の説明においては、制御すべき時間帯に関する情報は予め制御部２に与えられていたが、使用者が入力装置５から制御すべき時間帯を入力することも可能である。また、使用者が自走式移動体の作業時間帯を指定しない場合、自走式移動体に任意の時間帯に作業が開始できる専用スイッチ、即ち予約ボタン１１を設け、専用スイッチがＯＮ状態になると、制御部２で作業するのに適した時間帯を選定し、その時間帯の中で作業を行うことができる。さらに、移動体本体に、終了時間を設定可能な入力装置を設け、入力された終了時間までに、作業に適した時間帯がある場合には、その時間帯の中で作業を行うことが望ましい。

本発明の第１の自走式移動体の構成を示すブロック図である。同上自走式移動体の動作を示すフローチャートである。本発明の第２の自走式移動体の動作を示すフローチャートである。本発明による自走式移動体が行う作業量制御と駆動量制御の一例を示すフローチャートである。本発明による自走式移動体がＡＣ電源により駆動される場合の時間帯制御の一例を示すフローチャートである。本発明による自走式移動体が充電池で駆動される場合の時間帯制御の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１電源部
２制御部
３駆動装置
４作業装置
５入力装置
６演算部
７時計機能
８モータ駆動回路
９記憶部
１０スタートボタン
１１予約ボタン

Claims

走行用の駆動装置と、前記駆動装置に電源を供給する電源部と、走行空間内で走行させるために前記駆動装置を制御する制御部とを具備する自走式移動体の制御方法において、前記制御部に時計機能を備え、当該時計機能を利用して時間帯に応じて前記駆動装置の出力を制御することを特徴とする自走式移動体の制御方法。
前記自走式移動体は前記制御部から出力される制御信号を受けて前記走行空間内で求められる作業を行う作業装置を具備しており、前記制御部は、前記時計機能を利用して前記時間帯に応じて前記作業装置における作業量を制御することを特徴とする請求項１に記載の自走式移動体の制御方法。
前記自走式移動体は任意の時間領域に前記作業装置での作業を開始する専用スイッチを具備しており、前記制御部は、前記専用スイッチがＯＮ状態になるのに応答して、前記作業装置が作業するのに適した前記時間帯を選定し、当該選定された前記時間帯の中で前記作業装置での作業を行うことを特徴とする請求項２に記載の自走式移動体の制御方法。
前記自走式移動体は前記制御部に接続されており且つ終了時間を設定可能な入力装置を具備しており、前記制御部は、入力された前記終了時間までに作業に適した時間帯を検索し、作業に適した時間帯を発見した場合には、当該時間帯の中で前記作業装置に作業を行わせることを特徴とする請求項２に記載の自走式移動体の制御方法。
前記電源部は充電ステーションで充電可能な充電池であり、前記制御部は、前記時計機能として前記充電ステーションで供給される電気料金が最も少なくなる料金最安時間帯を記憶しており、当該料金最安時間帯を利用して前記充電池の充電を行わせることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の自走式移動体の制御方法。
前記電源部は商用電源であり、前記制御部は、前記時計機能として前記商用電源の電気料金が最も少なくなる料金最安時間帯を記憶しており、当該料金最安時間帯を利用して前記商用電源から電力の供給を受けることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の自走式移動体の制御方法。