JP2006201829A - 自走式機器およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】使用者が簡易に、自走式機器に追従動作または教示動作を行わせるか、実行動作を行わせるかが選択指定できる自走式機器を提供することを目的とする。
【解決手段】走行手段１０２と、障害物検知手段１０６と、制御手段１０７と、起動手段１０８と、起動後の時間を計時するための計時手段１０９と、障害物追従手段１１０とを備え、制御手段１０７は、起動後所定時間経過までに障害物検知手段１０６で走行方向に障害物を検知しない状態から障害物を検知した時には少なくとも走行を開始し障害物追従手段１１０により走行開始時に抽出した障害物の特徴をもとに障害物に追従し、それ以外の時には起動後所定時間経過時点で走行を開始することで、起動後、走行方向の前に立つか否かで、追従動作か実行動作か指定でき、使用者の積極的誘導がなくとも、自発的追従することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自立して走行を行う自走式機器およびそのプログラムに関するものである。

従来、自走式機器として、自走式掃除機が知られている。これは、使用者が掃除場所の位置を入力する指示手段から指示される複数の位置を検知して、前記指示された複数の位置に移動して掃除を行い、前記指示手段での操作で自走式掃除機が追従動作を行うか、掃除位置を教示される教示動作を行うか、自走して掃除を行う実行動作を行うかを切り換えて指示するものである（例えば、特許文献１参照）。

そして、自走式掃除機を追尾動作で動かしたい場合には、操作者が指示手段のスイッチを追尾動作にセットすると、検出手段で進行方向に存在する障害物を検出して障害物を避けながら、計測手段に内蔵した自走式掃除機の正面に位置する受信手段から指示手段までの距離が最も短くなるようにして自走式掃除機を指示手段と一定の距離を保って追尾するように移動する。

また、教示動作で動かしたい場合には、操作者は指示手段のスイッチを教示動作にセットする。教示動作には、パターン設定モードと位置指定モードがあり、いずれも指示手段のボタンで指定して指示を行う。指示手段は、パターン設定モードであれば、予め記憶されていた設定パターンを示し、使用者がこれらのうちから選択したパターンを読み込んで制御手段に発信し、自走式掃除機の制御手段では、この信号を受け、選択したパターンを、今後掃除しつつ移動する動作パターンとして設定する。位置指定モードであれば、計測手段は操作者が教示する位置で、指示手段のスイッチを押下する度に出力される指示手段の発光手段または発信手段の発光信号または発信信号の位置または方向、或いは指示手段が指示、教示する位置または方向を計測して制御信号生成手段に出力し、制御信号生成手段は毎回の位置または方向の情報を一時記憶手段に記憶し、すべての教示位置の入力が終了すると、すべての教示位置から成る領域を判断して設定する。

操作者が指示手段のスイッチで実行動作をセットすると、一時記憶手段に記憶したすべての教示位置から成る領域内を予め設定されたパターンで移動するとともに、掃除手段を制御して掃除を行うものである。
特開２００２−２８２１７９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、自走式掃除機の追尾動作、教示動作および実行動作などの動作モードを選択指定するには、また教示動作の中でパターン設定モードと位置指定モードの指定を行うにも、使用者が指示手段を自走式掃除機に向けて発光または発信してスイッチでいちいち指定しなければならないという課題を有していた。また、掃除すべき場所への誘導については、追尾動作でできにくいところでは、教示動作を用いて、自走式掃除機が移動すべき軌跡ではなく移動の始点や終点位置を指定したり、移動する位置および自走式掃除機が移動しての教示は行わない位置情報も移動すべき位置として入力したりして指示することができるとはいえ、自走式掃除機と離れた位置を、手に持った指示手段で自走式掃除機が正しく認識できるまで、指示し誘導し続けなければならず、追尾動作も教示動作も、現在位置との相対位置指定を制御信号生成手段で制御信号を生成し制御手段に出力して掃除を行うので、掃除をさせる度に位置を指定する必要があるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用者が簡易に、自走式機器に追従動作または教示動作を行わせるか、実行動作を行わせるかが選択指定できるとともに、自走式機器が自発的に追従する自走式機器およびそのプログラムを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式機器およびそのプログラムは、走行手段と、周囲の障害物を検知するための障害物検知手段と、前記走行手段を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して起動をかけるための起動手段と、前記起動手段が起動をかけてからの時間を計時するための計時手段と、障害物追従手段とを備え、前記制御手段は前記起動手段で起動がかけられた時点では走行の開始を保留し、前記計時手段が起動から所定時間を計時するまでに前記障害物検知手段で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から障害物を検知した時には少なくとも走行を開始して前記障害物追従手段により走行開始時に抽出した障害物の特徴をもとに障害物に追従し、それ以外の時には前記計時手段が所定時間を計時した時点で走行を開始するものである。

これによって、使用者が、自走式機器に起動をかけて、その走行すべき方向の前に立つか否かで、追従動作または教示動作を行わせるか、実行動作を行わせるかが選択指定でき、また使用者がホースを引っ張ったり指示手段を振り続けたりして自走式機器を誘導し続けなくとも、自発的に追従することができる。

本発明の自走式機器およびそのプログラムは、簡易に、自走式機器に追従動作または教示動作を行わせるか、実行動作を行わせるかが選択指定できるとともに、自走式機器が自発的に追従することができる。

第１の発明は、走行手段と、周囲の障害物を検知するための障害物検知手段と、前記走行手段を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して起動をかけるための起動手段と、前記起動手段が起動をかけてからの時間を計時するための計時手段と、障害物追従手段とを備え、前記制御手段は前記起動手段で起動がかけられた時点では走行の開始を保留し、前記計時手段が起動から所定時間を計時するまでに前記障害物検知手段で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から障害物を検知した時には少なくとも走行を開始して前記障害物追従手段により走行開始時に抽出した障害物の特徴をもとに障害物に追従し、それ以外の時には前記計時手段が所定時間を計時した時点で走行を開始する自走式機器とするとのである。これにより、使用者が、自走式機器に起動をかけて、その走行すべき方向の前に立つか否かで、追従動作または教示動作を行わせるか、実行動作を行わせるかが選択指定でき、また使用者がホースを引っ張ったり指示手段を振り続けたりして自走式機器を誘導し続けなくとも、自発的に追従することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、保留時間設定手段を備え、起動手段で起動がかけられてから計時手段が計時すべき走行の開始を保留する時間の上限設定を行うことにより、自走式機器に起動をかけて、その走行すべき方向の前に立つまでの時間の余裕度を持たせて、高齢者など動作の遅い使用者に対応することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、障害物検知手段が連続して障害物を検知した時間を計時するための第２の計時手段を備え、制御手段は、計時手段が所定の時間を計時するまでに、前記障害物検知手段で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から前記第２の計時手段で所定時間以上連続して障害物を検知した時には少なくとも走行を開始し、それ以外の時には走行を開始することにより、使用者が追従動作の開始を取り消したい場合にも対応することができる。

第４の発明は、特に、第３の発明において、連続検知時間設定手段を備え、第２の計時手段が計時すべき時間の設定を行うことにより、使用者が追従動作の開始を取り消したい場合の余裕度を調整することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、追従対象の障害物がその場に停止していることを検知する追従対象停止検知手段と、追従対象の障害物がその場に停止した時間を計時するための第３の計時手段と、停止した時間に応じた動作を定義する動作定義手段とを備え、障害物を検知して走行を開始した時は、追従対象の障害物がその場に停止した時間に応じて前記動作定義手段で定義された動作を行うことにより、使用者が自走式機器を追従させている途中で停止するだけでその停止時間でその場で行う動作を指定することができる。

第６の発明は、特に、第５の発明において、撮影手段を備え、障害物を検知して走行を開始した時は、動作定義手段により撮影動作と定義された場所で撮影を行うことにより、走行経路の中で撮影を行いたい場所を簡単に指定することができる。

第７の発明は、特に、第５または第６の発明において、報知手段を備え、障害物を検知して走行を開始した時は、前記報知手段は第３の計時手段が計時する時間が動作定義手段で動作定義される時間と一致するタイミングで報知を行うことにより、指定したい動作の停止時間が使用者にわかるので容易に動作指定を行うことができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、走行距離測定手段と、走行方向検知手段と、前記走行距離測定手段で検知した走行距離と前記走行方向検知手段で検知した走行方向から走行位置を算出する走行位置算出手段と、走行位置の基準位置を検知するための走行基準位置検知手段と、前記走行基準位置検知手段で検知した走行基準位置と前記走行位置算出手段から走行すべき範囲の走行マップを作成する走行マップ作成手段と、走行情報記憶手段とを備え、障害物を検知して走行を開始した時は、少なくとも前記走行マップ作成手段により障害物追従軌跡から作成した走行マップを前記走行情報記憶手段に記憶し、障害物を検知せずに走行を開始した時は、前記走行情報記憶手段に記憶された走行情報に従い走行を行うことにより、予め掃除する範囲の地図を入力することなく、使用者への追従動作を教示動作として、作業する範囲の地図を自動的に作成記憶し、その記憶された地図に基づいて何度でも作業を行うことができる。また、作業範囲の外周だけ自走式機器を追従させれば内部は予め決められたパターンで自走作業を行うので、使用者の追従動作が少なくて済むものである。

第９の発明は、特に、第８の発明において、走行情報修正手段を備え、走行情報記憶手段に記憶した走行情報を確認して修正を行うことにより、追従させて概略の地図や動作を記憶させておき、使用者が後で微修正することで、使用者が教示したい地図や動作を手間をかけずに教示することができる。

第１０の発明は、第１〜第９のいずれか１つの発明における自走式機器の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとすることにより、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させて本発明の情報報知機器の少なくとも一部を容易に実現することができる。また、記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることで、プログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における自走式機器およびそのプログラムを示すものである。

図１には、自走式機器の一例として自走式掃除機を示している。自走式機器の本体１０１は、モータ１０３とこれにより駆動される駆動輪１０４を有する走行手段１０２と、吸引部である掃除手段１０５と、周囲の障害物を検知するための障害物検知手段１０６と、走行手段１０２および掃除手段１０５を制御するための制御手段１０７と、制御手段１０７に対して起動をかけるための起動手段（起動スイッチ）１０８と、起動手段１０８が起動（ＯＮ）をかけてからの時間を計時するための計時手段１０９と、障害物を検知した後に追従走行するための障害物追従手段１１０と、計時手段１０９が計時すべき時間を設定するための保留時間設定手段１１３と、障害物検知手段１０６が連続して障害物を検知した時間を計時する第２の計時手段１１４と、第２の計時手段１１４が計時すべき時間を設定するための連続検知時間設定手段１１５と、報知手段１１６とを備えている。

前記障害物検知手段１０６は、測距センサであり（本実施の形態では、赤外線測距センサを本体１０１の前方正面に１箇所、前方左に１箇所、前方右に１箇所、右横に１箇所、左横に１箇所備えている）、追従するための障害物と判断する閾値は３０ｃｍ以下とし、前方の３箇所に備えた測距センサのうちいずれの測距センサが閾値以下となったかどうかにより、制御手段１０７が障害物の概略方向を判断する。なお、障害物検知手段１０６である測距センサは、自走して掃除する場合の前方障害物と判断する閾値は１０ｃｍ以下とし、側方障害物と判断する閾値は３ｃｍ以下としている。

また、制御手段１０７は、計時手段１０９が所定の時間を計時するまでに、障害物検知手段１０６で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から第２の計時手段１１４で所定時間以上連続して障害物を検知した時には少なくとも走行を開始し、それ以外の時には走行とともに掃除を開始するものである。

また、障害物追従手段１１０は、障害物特徴抽出部１１１と障害物方向指示部１１２を備えている。障害物特徴抽出部１１１は、カメラからなる撮影手段１１７と画像処理部１１８を備えている。

また、保留時間設定手段１１３は、起動手段１０８で起動がかけられてから計時手段１０９が計時すべき走行および掃除の開始を保留する時間の上限設定を行うものである。

そして、制御手段１０７は、起動手段１０８で起動がかけられた時点では走行および掃除の開始を保留し、計時手段１０９が起動から所定時間を計時するまでに障害物検知手段１０６で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から障害物を検知した時には少なくとも走行を開始して障害物追従手段１１０により走行開始時に抽出した障害物の特徴をもとに障害物に追従し、それ以外の時には計時手段１０９が所定時間を計時した時点で走行とともに掃除を開始するものである。

図３は、撮影手段１１７の撮影画像最大領域１１９と、障害物に追従する際に画像処理部１１８で特徴抽出するための特徴抽出領域１２０を示している。本実施の形態では、前方正面に設置している障害物検知手段１０６の障害物との距離を狙う中心と撮影画像最大領域１１９の中心が一致するように撮影手段１１７を本体１０１に設置している。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を図２のフローチャートにもとづいて説明する。

まず、使用者が起動手段（起動スイッチ）１０８をＯＮすると、計時手段１０９は計時を開始すると同時に、制御手段１０７は、障害物検知手段１０６で障害物有無の初期状態を確認（本実施の形態では、１回あたりの確認の際には過去５回の移動平均値を用いて状態を判定している）し、その状態を今回の確定状態とする（ステップ１〜３）。初期状態が確定すれば、再び障害物検知手段１０６で障害物の有無を確認する（ステップ４）。

チェックした結果、障害物ありの時には、前回状態（前回ステップ４でチェックした時の状態）が障害物なしであれば、第２の計時手段１１４の計時を開始し（ステップ５、ステップ６）、前回状態も障害物ありであれば、ステップ４での障害物ありと連続して検知した時間、即ち第２の計時手段１１４で計時した時間が、連続検知時間設定手段１１５で設定された時間（本実施の形態では５秒）以上かどうかを確認して、設定された時間未満であれば、ステップ７へ進む。第２の計時手段１１４で計時した時間が、設定した時間以上であれば、今回確定状態を障害物ありとして、第２の計時手段１１４で計時した時間をリセットして再度計時を開始する（ステップ９、ステップ１０）。この時、前回確定状態が障害物なしであれば、追従走行開始の条件成立として、障害物特徴抽出部１１１で障害物の特徴を抽出して、その抽出した特徴をもとに追従走行し掃除を行う（ステップ１２、ステップ１３）。即ち、追従走行開始の条件成立した時点で、前方３箇所に配した障害物検知手段１０６の検知している距離の状況から、障害物方向指示部１１２は、制御手段１０７に対し障害物の概略方向を指示し、制御手段１０７は、走行手段１０２を制御して本体１０１をその方向に向ける。撮影手段１１７で常時または定期的に撮影を行い、図３に示したように画像処理部１１８は、撮影した画像について予め決められた特徴抽出領域１２０における障害物の色の分布（本実施例では彩度）を障害物の特徴として抽出し、以降撮影される画像についても色分布を算出する。障害物方向指示部１１２は、撮影画像最大領域１１９内での色分布の移動方向により制御手段１０７に対し障害物の方向を指示し、制御手段１０７は、走行手段１０２を制御して本体１０１をその方向に向け、障害物検知手段１０６の距離情報で補完を行いながら障害物との距離を一定に保ちながら追従を行う。前回確定状態も障害物ありであれば、ステップ７へ進む。

ステップ４でチェックした結果、障害物なしの時には、今回確定状態を障害物なしとして、第２の計時手段１１４の計時をリセットして計時を停止して（ステップ１４、ステップ１５）、ステップ７に進む。

ステップ７では、起動手段１０８がＯＮされてからの時間、即ち計時手段１０９での計時時間が、保留時間設定手段１１３で設定された時間（本実施の形態では１５秒）以上かどうか確認し、設定されている時間以上であれば、予め決められた走行パターン（本実施の形態では壁沿い走行および往復走行）で自走しての掃除を開始する（ステップ８）。設定されている時間未満であれば、ステップ４に戻り、障害物検知手段１０６で障害物の有無を確認する。

使用者に動作がわかりやすいように、本実施の形態では制御手段１０７は、走行が開始された時点（ステップ８またはステップ１３）で、報知手段１１６により、自走掃除開始時は音声で「自走して掃除します」、追従走行開始時は音声で「追従します」と報知を行うようにしたが、ブザー音の回数などで区別して報知するようにしてもかまわない。

本実施の形態では、障害物検知手段１０６として測距センサの検知距離を用いたが、撮影手段１１７で撮影した画像を使用して画像処理部１１８で複数枚の撮影画像について撮影画像最大領域１１９の特定領域についての輝度変化で動体検知を行ったりして障害物の検知を行うようにしてもかまわない。

また、追従走行する際に掃除も行うようにしたが、掃除をするかどうかを設定するようにしてもかまわない。また、本実施の形態では、追従走行開始の条件成立した時点で、前方３箇所に配した障害物検知手段１０６の検知している距離の状況から、障害物方向指示部１１２は、制御手段１０７に対し障害物の概略方向を指示し、制御手段１０７は、走行手段１０２を制御して本体１０１をその方向に向けるようにしたが、撮影手段１１７を撮影方向可変のカメラとし、カメラを制御してその方向に向けるようにしてもかまわない。

さらに、本実施の形態では、障害物特徴抽出部１１１で障害物の特徴の抽出を画像処理部１１８での色分布としたが、画像処理部１１８での輪郭などを使用してもかまわないし、画像処理ではなく温度センサによる温度分布などを用いてもかまわないし、障害物検知手段１０６も測距センサを使用したが、画像処理で障害物検知を行ってもかまわない。

以上のように、走行手段１０２と、掃除手段１０５と、障害物検知手段１０６と、制御手段１０７と、制御手段１０７に対して起動をかけるための起動手段１０８と、起動手段１０８がＯＮしてからの時間を計時するための計時手段１０９と、障害物追従手段１１０を備え、制御手段１０７は起動手段１０８がＯＮした時点では走行および掃除の開始を保留し、計時手段１０９が所定時間（本実施の形態では１５秒）を計時するまでに障害物検知手段１０６で走行すべき方向である前方に障害物を検知しない状態から障害物を検知した時には少なくとも走行を開始して障害物追従手段１１０により走行開始時に抽出した障害物の特徴をもとに障害物に追従し、それ以外の時には計時手段１０９が所定時間を計時した時点で走行とともに掃除を開始するようにしたことで、自走式機器に起動をかけて、その走行すべき方向の前に立つか否かで、追従動作を行わせるか、実行動作を行わせるか選択指定ができる。これにより、使用者がホースを引っ張ったり指示手段（送信器）を振り続けたりして掃除機を誘導し続けなくとも、自発的に追従する自走式機器を提供することができる。

また、保留時間設定手段１１３を備え、起動手段１０８で起動がかけられてから計時手段１０９が計時すべき走行および掃除の開始を保留する時間の上限（本実施の形態では１５秒）を設定することで、自走式機器に起動をかけて、その走行すべき方向の前に立つまでの時間の余裕度を持たせて、高齢者など動作の遅い使用者に対応することができる。

さらに、障害物検知手段１０６が連続して障害物を検知した時間を計時するための第２の計時手段１１４を備え、制御手段１０７は、計時手段１０９が所定の時間を計時するまでに、障害物検知手段１０６で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から第２の計時手段１１４で所定時間（本実施の形態では５秒）以上連続して障害物を検知した時には少なくとも走行を開始し、それ以外の時には走行とともに掃除を開始することで、使用者が追従動作の開始を取り消ししたい場合にも対応できる自走式機器を提供することができる。

また、連続検知時間設定手段１１５を備え、第２の計時手段１１４が計時すべき障害物検知手段１０６が連続して障害物を検知した時間（本実施の形態では５秒）の設定を行うことで、使用者が追従動作の開始を取り消ししたい場合の余裕度を調整できる自由度の高い自走式機器を提供することができる。

（実施の形態２）
図４、図５は、本発明の実施の形態２における自走式機器およびそのプログラムを示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、本実施の形態における自走式機器の本体１２４は、実施の形態１の構成に加えて、追従対象の障害物がその場に停止していることを検知するための追従対象停止検知手段１２１と、追従対象の障害物がその場に停止している時間を計時するための第３の計時手段１２２と、追従対象が停止している時間に応じてその場で行う動作を定義するための動作定義手段１２３とを備えている。また、動作定義手段１２３は、図５に一例を示すように、停止時間に応じて定義される動作定義内容を有するものである。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を説明する。

追従掃除を開始するか自走掃除を開始するかの動作、および追従走行する動作は実施の形態１と同様である。追従掃除中に、使用者が停止すると、障害物追従手段１１０の画像処理部１１８からの処理結果と障害物検知手段１０６の検知距離が次第に近くなり、障害物方向指示部１１２から出される指示により、制御手段１０７が走行手段１０２の走行速度を停止するまで次第に落としていく。追従対象停止検知手段１２１は、障害物方向指示部１１２から出される指示と、走行が停止したことを制御手段１０７より受けて、追従対象が停止したことを検知する。第３の計時手段１２２は、追従対象停止検知手段１２１が障害物の停止を検知した時点で計時を開始する。動作定義手段１２３は、計時時間が図５で示した各時間を経過した時点で、定義された動作をそこで行う仮動作として制御手段１０７に通知し、報知手段１１６は、例えば３秒経過時点で「念入り掃除動作するようにしますか？」と音声報知する。使用者が行いたい動作が撮影ならば、使用者は、３秒経過時に報知手段１１６が「念入り掃除動作するようにしますか？」と報知してもさらに停止して、５秒経過時に報知手段１１６が「撮影するようにしますか？」と報知した時点で、即ち自走式機器の本体１２４の前で５秒以上１０秒未満停止して再び追従させたい場所へ向けて歩き始めれば良い。追従掃除を終了させたい時には、使用者は自走式機器の本体１２４の前で１０秒以上停止して、報知手段１１６が「一時停止するようにしますか？」と報知した時点で、起動手段１０８をＯＦＦすれば良い。

以上のように、本実施の形態においては、追従対象の障害物がその場に停止していることを検知する追従対象停止検知手段１２１と、追従対象の障害物がその場に停止した時間を計時するための第３の計時手段１２２と、停止した時間に応じた動作を定義する動作定義手段１２３を備え、障害物を検知して走行を開始した時は、追従対象の障害物がその場に停止した時間に応じて動作定義手段１２３で定義された動作を行うことにより、使用者が自走式機器を追従させている途中で停止するだけでその停止時間でその場で行う動作を指定することができる。

また、撮影手段１１７を備え、障害物を検知して走行を開始した時は、動作定義手段１２３により撮影動作と定義された場所で撮影を行うことで、走行経路の中で監視したい場所などの撮影を行いたい場所を簡単に指定することができる。

さらに、報知手段１１６を備え、障害物を検知して走行を開始した時は、報知手段１１６は第３の計時手段１２２が計時する時間が動作定義手段１２３で動作定義される時間と一致するタイミングで報知を行うことで、指定したい動作の停止時間が使用者にわかるので容易に動作指定を行うことができる。

（実施の形態３）
図６、図７は、本発明の実施の形態３における自走式機器およびそのプログラムを示すものである。実施の形態１、２と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態における自走式機器の本体１３２は、実施の形態２の構成に加えて、走行距離測定手段１２５と、自走式機器の本体１３２の走行方向を検知するためのジャイロセンサよりなる走行方向検知手段１２６と、走行距離測定手段１２５で検知した走行距離と走行方向検知手段１２６で検知した走行方向から走行位置（本実施の形態では、本体１３２の縦幅×横幅を１セルとしたＸＹセル座標）を算出する走行位置算出手段１２７と、走行位置の基準位置（本実施の形態では充電ステーション）を検知するための走行基準位置検知手段（本実施の形態では、充電ステーションに取り付けられた磁気テープを検知するための磁気検知手段）１２８と、走行位置算出手段１２７で算出される走行位置の軌跡から走行すべき範囲の走行マップを作成する走行マップ作成手段１２９と、走行情報記憶手段１３０と、走行情報記憶手段１３０に記憶した走行情報を確認して修正を行うための走行情報修正手段１３１を備えている。

また、図７に自走式機器の走行軌跡と走行および動作のマップの一例を示している。図中、走行範囲近辺の障害物１３３、走行位置の基準位置である原点を認識するための充電ステーション１３４、充電ステーション１３４を走行位置算出手段１２７が点線で示したセル単位で算出している、現在の本体１３２の位置するセル座標、即ち基準位置セル座標（原点セル座標）１３５、本体１３２が使用者を追従した結果の走行軌跡１３６、使用者追従中の使用者の停止時間によって指示された念入り掃除セル座標１３７ａ、１３７ｂ、同じく使用者追従中の使用者の停止時間によって指示された撮影セル座標１３８ａ、１３８ｂをそれぞれ示している。

以上のように構成された自走式機器について、以下その動作、作用を図６および図７を用いて説明する。

まず、追従掃除を開始するか自走掃除を開始するかの動作、および追従走行する動作、および追従走行中に使用者の停止時間によって定義された、行うべき動作の指示は実施の形態２と同様である。

追従掃除中、走行距離測定手段１２５は駆動輪１０４の回転数から走行した距離の検知を行い、走行位置算出手段１２７は、この走行距離測定手段１２５で検知した走行距離と走行方向検知手段１２６で検知した走行方向から基準位置セル座標（原点セル座標）１３５を基準に現在走行中のＸＹセル座標を算出し、走行マップ作成手段１２９は、走行位置算出手段１２７が算出する走行軌跡１３６のセル座標を連続して作成していき、そのセル座標を走行情報記憶手段１３０に記憶していく。走行中に使用者の停止時間によって指示された動作があったセル座標については、制御手段１０７がその動作を走行情報記憶手段１３０に記憶された該当のセル座標の追加情報として走行情報記憶手段１３０に追加して記憶させる。追従掃除終了後には、この走行情報記憶手段１３０に走行情報修正手段１３１を用いて図７のように表示して確認し、掃除範囲や指示動作の修正を行うことができる。

次に、その後、本体１３２が、自走式掃除を行った時には、制御手段１０７は、走行情報記憶手段１３０に記憶された走行情報をもとに掃除範囲を認識し、まず、走行位置算出手段１２７で自身の走行中のセル座標を認識しながら、図７の走行軌跡１３６で示したセル座標を走行するように外周走行を行い、動作を指示のあるセル座標１３７ａ、１３７ｂ、１３８ａ、１３８ｂでは該当の動作を行う。外周走行が終了すると、外周内部は予め決められた走行パターン（本実施の形態では往復走行）で外周を出ないように走行しながら掃除を行う。

本実施の形態では、走行情報記憶手段１３０に記憶する走行マップや指示動作を１パターンとしたが、複数パターン記憶できるようにして部屋毎に使い分けるようにしてもかまわない。また、本実施の形態では、走行方向検知手段１２６としてジャイロセンサを用いたが、駆動輪１０４の左右の回転数から本体１３２の角速度を算出して方向を検知するようにしてもかまわない。さらに、本実施の形態では、走行情報記憶手段１３０には動作定義手段１２３で定義後の停止時間に応じた動作を記憶するようにしたが、停止時間そのものを記憶するようにして、自走掃除を行う際に動作定義手段１２３で定義して動作を行うようにしてもかまわない。

以上のように、走行距離測定手段１２５と、走行方向検知手段１２６と、走行距離測定手段１２５で検知した走行距離と走行方向検知手段１２６で検知した走行方向から走行位置を算出する走行位置算出手段１２７と、走行位置の基準位置を検知するための走行基準位置検知手段１２８と、走行基準位置検知手段１２８で検知した走行基準位置と走行位置算出手段１２７から走行すべき範囲の走行マップを作成する走行マップ作成手段１２９と、走行情報記憶手段１３０とを備え、障害物を検知して走行を開始した時は、走行マップ作成手段１２９により障害物追従軌跡から作成した走行マップと使用者の停止時間に応じて定義された指示動作を走行情報記憶手段１３０に記憶し、障害物を検知せずに走行および掃除を開始した時は、走行情報記憶手段１３０に記憶された走行情報に従い走行して掃除を行うことで、予め掃除する範囲の地図を入力することなく、使用者への追従動作を教示動作として、掃除する範囲の地図や行うべき動作を自動的に作成記憶し、その記憶された地図や動作に基づいて何度でも掃除を行うことができる自走式機器を提供することができる。また、掃除範囲の外周だけ自走式機器を追従させれば内部は予め決められたパターンで自走掃除を行うので、使用者の追従動作が少なくて済むものである。

また、走行情報修正手段１３１を備え、走行情報記憶手段１３０に記憶した走行情報を確認して修正を行うことで、追従させて概略の地図や動作を記憶させておき、使用者が後で微修正することで、使用者が教示したい地図や動作を、手間をかけずに教示することができる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における自走式機器のプログラムついて説明する。

本実施の形態では、実施の形態１〜３のいずれか１つに記載の自走式機器における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとしたものである。

なお、実施の形態１〜３で説明した各手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させる形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回路を用いて配信したりすることで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

上記した各実施の形態１〜４においては、自走式機器として自走式掃除機を例にとって説明したが、掃除機能に特化されない他の作業ロボットや監視ロボットなどであっても良いものである。

以上のように、本発明にかかる自走式機器およびそのプログラムは、簡易に、自走式機器に追従動作または教示動作を行わせるか、実行動作を行わせるかが選択指定できるとともに、機器が自発的に追従することができるので、自走式掃除機はもとより、作業ロボットや監視ロボットなどに適用することができる。

本発明の実施の形態１における自走式機器の構成を示すブロック図 同自走式機器の動作の流れを示すフローチャート 同自走式機器の画像処理部で処理する画像領域を示す図 本発明の実施の形態２における自走式機器の構成を示すブロック図 同自走式機器の動作定義手段で定義される動作定義内容の一例を示す図 本発明の実施の形態３における自走式機器の構成を示すブロック図 同自走式機器の走行軌跡と走行および動作の一例を示すマップ図

符号の説明

１０１ 本体
１０２ 走行手段
１０６ 障害物検知手段
１０７ 制御手段
１０８ 起動手段
１０９ 計時手段
１１０ 障害物追従手段
１１１ 障害物特徴抽出部
１１２ 障害物方向指示部
１１３ 保留時間設定手段
１１４ 第２の計時手段
１１５ 連続検知時間設定手段
１１６ 報知手段
１１７ 撮影手段
１２１ 追従対象停止検知手段
１２２ 第３の計時手段
１２３ 動作定義手段
１２５ 走行距離測定手段
１２６ 走行方向検知手段
１２７ 走行位置算出手段
１２８ 走行基準位置検知手段
１２９ 走行マップ作成手段
１３０ 走行情報記憶手段
１３１ 走行情報修正手段

Claims (10)

1. 走行手段と、周囲の障害物を検知するための障害物検知手段と、前記走行手段を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して起動をかけるための起動手段と、前記起動手段が起動をかけてからの時間を計時するための計時手段と、障害物追従手段とを備え、前記制御手段は前記起動手段で起動がかけられた時点では走行の開始を保留し、前記計時手段が起動から所定時間を計時するまでに前記障害物検知手段で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から障害物を検知した時には少なくとも走行を開始して前記障害物追従手段により走行開始時に抽出した障害物の特徴をもとに障害物に追従し、それ以外の時には前記計時手段が所定時間を計時した時点で走行を開始する自走式機器。
2. 保留時間設定手段を備え、起動手段で起動がかけられてから計時手段が計時すべき走行の開始を保留する時間の上限設定を行う請求項１に記載の自走式機器。
3. 障害物検知手段が連続して障害物を検知した時間を計時するための第２の計時手段を備え、制御手段は、計時手段が所定の時間を計時するまでに、前記障害物検知手段で走行すべき方向に障害物を検知しない状態から前記第２の計時手段で所定時間以上連続して障害物を検知した時には少なくとも走行を開始し、それ以外の時には走行を開始する請求項１または２に記載の自走式機器。
4. 連続検知時間設定手段を備え、第２の計時手段が計時すべき時間の設定を行う請求項３に記載の自走式機器。
5. 追従対象の障害物がその場に停止していることを検知する追従対象停止検知手段と、追従対象の障害物がその場に停止した時間を計時するための第３の計時手段と、停止した時間に応じた動作を定義する動作定義手段とを備え、障害物を検知して走行を開始した時は、追従対象の障害物がその場に停止した時間に応じて前記動作定義手段で定義された動作を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式機器。
6. 撮影手段を備え、障害物を検知して走行を開始した時は、動作定義手段により撮影動作と定義された場所で撮影を行う請求項５に記載の自走式機器。
7. 報知手段を備え、障害物を検知して走行を開始した時は、前記報知手段は第３の計時手段が計時する時間が動作定義手段で動作定義される時間と一致するタイミングで報知を行う請求項５または６に記載の自走式機器。
8. 走行距離測定手段と、走行方向検知手段と、前記走行距離測定手段で検知した走行距離と前記走行方向検知手段で検知した走行方向から走行位置を算出する走行位置算出手段と、走行位置の基準位置を検知するための走行基準位置検知手段と、前記走行基準位置検知手段で検知した走行基準位置と前記走行位置算出手段から走行すべき範囲の走行マップを作成する走行マップ作成手段と、走行情報記憶手段とを備え、障害物を検知して走行を開始した時は、少なくとも前記走行マップ作成手段により障害物追従軌跡から作成した走行マップを前記走行情報記憶手段に記憶し、障害物を検知せずに走行を開始した時は、前記走行情報記憶手段に記憶された走行情報に従い走行を行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の自走式機器。
9. 走行情報修正手段を備え、走行情報記憶手段に記憶した走行情報を確認して修正を行う請求項８に記載の自走式機器。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の自走式機器における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images