JP2009099137A5

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Publication number: JP2009099137A5
Application number: JP2008246310A
Authority: JP
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2009-07-16

Claims

任意の大きさおよび形状を有する床面を清掃する移動型ロボット清掃機であって、
円形のロボット本体と、
前記ロボット本体を進行方向において前進させると共に、前記ロボット本体を回転させて前記進行方向を変更する駆動機構と、
前記ロボット本体の進行方向前部に配置され、前記進行方向における移動中に前記ロボット本体が接触または近接する障害物を検出する衝突センサと、
前記進行方向に対し左右いずれか一方を前記ロボット本体の支配側とし、当該支配側に接近する障害物を検出する追従センサと、
前記ロボット本体の下面に配置され、少なくとも前記支配側の埃を収集する清掃ヘッドと、
前記衝突センサと前記追従センサからの出力信号に基づいて前記駆動機構を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記衝突センサが障害物を検出したとき、前記追従センサが障害物を検出できるように、前記駆動機構を駆動して前記ロボット本体を障害物に当接した状態または近接した状態で回転させた後に、前記清掃ヘッドが障害物に沿って移動するように前記駆動機構を制御して壁面追従モードに移行することを特徴とする移動型ロボット清掃機。
任意の大きさおよび形状を有する床面を清掃する移動型ロボット清掃機であって、
円形のロボット本体と、
前記ロボット本体を進行方向において前進させると共に、前記ロボット本体を回転させて前記進行方向を変更する駆動機構と、
前記ロボット本体の進行方向前部に配置され、前記進行方向における移動中に前記ロボット本体が接触または近接する障害物を検出する衝突センサと、
前記進行方向に対し左右いずれか一方を前記ロボット本体の支配側とし、当該支配側に接近する障害物を検出する追従センサと、
前記ロボット本体の下面に配置され、少なくとも前記支配側の埃を収集する清掃ヘッドと、
前記衝突センサと前記追従センサからの出力信号に基づいて前記駆動機構を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記衝突センサが障害物を検出したとき、前記駆動機構を駆動して前記ロボット本体を障害物に当接した状態または近接した状態で回転させ、前記追従センサが障害物の検出後さらに非検出となった時に回転を停止させ、前記清掃ヘッドが障害物に沿って移動するように前記駆動機構を制御して壁面追従モードに移行することを特徴とする移動型ロボット清掃機。
前記コントローラは、前記ロボット本体の移動距離を計測するための移動距離計測手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記移動距離計測手段に基づいて前記壁面追従モード中の前記ロボット本体の移動距離を計測し、該移動距離が所定の最大移動距離を超えた場合に前記壁面追従モードから離脱させることを特徴とする、請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の移動型ロボット掃除機。
前記コントローラは、前記駆動機構を駆動して前記ロボット本体を回転させ、前記清掃ヘッドが障害物から離れるように制御することにより、前記壁面追従モードから離脱させることを特徴とする請求項３に記載の移動型ロボット掃除機。
前記コントローラは、前記ロボット本体の移動距離を計測するための移動距離計測手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記移動距離計測手段に基づいて前記壁面追従モード中の前記ロボット本体の移動距離を計測し、該移動距離が所定の最小移動距離を超え、前記衝突センサが障害物を検出した場合に前記壁面追従モードから離脱させることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の移動型ロボット掃除機。
前記コントローラは、前記駆動機構を駆動して前記ロボット本体を回転させ、前記清掃ヘッドが障害物から離れるように制御することにより、前記壁面追従モードから離脱させることを特徴とする請求項５に記載の移動型ロボット掃除機。
前記移動距離が所定の最小移動距離以下の場合に前記衝突センサが障害物を検出した場合には、前記コントローラは前記ロボット本体が前記壁面追従モードで動作を継続させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の移動型ロボット清掃機。
前記最大移動距離および前記最小移動距離は、少なくとも、前記ロボット本体のサイズ、及び、前記ロボット本体と障害物との相互関係のいずれか一方によって可変であることを特徴とする請求項３乃至請求項７に記載の移動型ロボット清掃機。
ユーザに前記床面の大きさに関する情報を入力させるサイズ情報入力手段を備え、
前記最大移動距離および前記最小移動距離は、前記サイズ情報入力手段により入力された情報に応じて変更されることを特徴とする請求項３乃至請求項８に記載の移動型ロボット清掃機。
前記コントローラは、前記ロボット本体が前記追従モードで動作を開始してからの累積回転角度が360度に達したときには、前記壁面追従モードから離脱させることを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載の移動型ロボット清掃機。
前記壁面追従モードにおいては、前記コントローラは、
１）前記追従センサの状態が障害物の検出状態である間は、前記ロボット本体を支配側から離れる方向に所定の回転半径で進行するよう駆動し、
前記追従センサの状態が障害物の検出状態から非検出状態に変化したら、前記コントローラは、
２）前記追従センサの状態が障害物の非検出状態である間は、前記ロボット本体を支配側に近づく方向に所定の回転半径で進行するよう駆動し、
前記追従センサの状態が、障害物の非検出状態から検出状態に変化したら、上記１）に処理を戻し、
上記１）および２）の工程を繰り返し実行することを特徴とする、請求項１乃至請求項１０に記載の移動型ロボット清掃機。
前記コントローラは、前記衝突センサによる障害物の検出により前記ロボット本体を回転させる際には、所定の最小角度単位で回転させると共に、前記追従センサによる障害物の検出状態が、検出状態と非検出状態との間で切り替わるかどうかを監視する、請求項１乃至請求項１１に記載の移動型ロボット清掃機。
前記清掃ヘッドが、前記ロボット本体の前記支配側に配置されたサイドブラシを有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の移動型ロボット掃除機。
移動型ロボット清掃機であって、
前記ロボットを移動させるための少なくとも一つの駆動モータと、
清掃すべき表面を清掃するための清掃ヘッドと、
前記清掃ヘッドを駆動するための清掃ヘッドモータと、
前記ロボットの状態を検出する複数のセンサと、
メモリを有し、前記駆動モータ、前記複数のセンサを制御する制御手段とを備え、
前記メモリは、
清掃すべき表面を移動するための、複数のカバレッジ行動を規定した清掃インストラクションと、
前記ロボットを閉じこめられた状況から脱出させるための、複数の脱出行動を規定した脱出インストラクションと、
前記ロボットのセンサの状態を検出するための、複数の状態検出手段を規定した状態検出インストラクションと、
動作の優先度に応じて前記駆動モータおよび清掃ヘッドモータの駆動制御を選択させるための選択手段を規定した選択インストラクションと、
を記憶し、
前記制御手段は、前記複数の状態検出手段により検出された前記複数のセンサの状態に応じて、前記選択インストラクションに基づき、前記複数のカバレッジ行動と複数の脱出行動のうち、いずれかの行動に関するインストラクションを、優先度に基づいて選択させ、
前記選択手段は、前記選択手段により選択された行動を支配的行動として実行するよう構成された、移動型ロボット清掃機。
前記状態検出手段は、前記駆動モータのモータ電流と所定の電流閾値とに基づいて、前記複数の行動のうちの所定の行動の実施条件が満足されたことを検出し、
前記選択手段は、前記所定の行動を、支配的行動として選択することを特徴とする請求項１４に記載の移動型ロボット清掃機。
前記状態検出手段が、前記清掃モータの電流値の減少の変化率が正である場合に、前記選択手段は、該変化率に応じた脱出行動を支配的行動として選択することを特徴とする請求項１４に記載の移動型ロボット清掃機。
前記複数のセンサは、前記ロボット本体の進行方向前部に配置され、前記進行方向における移動中に前記ロボット本体が接触または近接する障害物を検出する衝突センサを有し、
前記選択手段は、衝突間の前記ロボット本体の移動距離に応じて、前記ロボット本体をその位置でランダムな方向に回転させる脱出行動と前記衝突センサを利用して隣接した障害物に沿って移動させる脱出行動の、少なくとも一つを選択することを特徴とする請求項１４に記載の移動型ロボット清掃機。
前記選択手段は、前記ロボットの衝突間の移動距離が所定の距離よりも大きい場合、前記ロボット本体を螺旋状に運動させるカバレッジ行動を支配的行動として選択することを特徴とする請求項１７に記載の移動型ロボット清掃機。
前記選択手段は、前記ロボット本体をその位置でランダムな方向に回転させる脱出行動を選択する場合、さらに前記ロボット本体の移動速度を変化させる脱出行動を支配的行動として選択することを特徴とする請求項１７に記載の移動型ロボット清掃機。
前記複数のセンサは、前記床表面の陥落を検出する絶壁センサを有し、
前記メモリは、前記床表面の陥落を回避するための絶壁回避行動を規定した、陥落回避インストラクションを記憶し、
前記選択手段は、前記ロボット本体の移動中に前記絶壁センサが床表面の陥落を検出した場合、前記絶壁回避行動を支配的行動として選択することを特徴とする請求項１４に記載の移動型ロボット清掃機。
任意の大きさおよび形状を有する床面を清掃する移動型ロボット清掃機であって、
円形のロボット本体と、
前記ロボット本体を進行方向において前進させると共に、前記ロボット本体を回転させて前記進行方向を変更する駆動機構と、
前記ロボット本体の進行方向前部に配置され、前記進行方向における移動中に前記ロボット本体が接触する障害物を検出する衝突センサと、
前記進行方向に対し左右いずれか一方を前記ロボット本体の支配側とし、当該支配側に接近する障害物を検出する追従センサと、
前記ロボット本体の下面に配置され、少なくとも前記支配側の埃を収集する清掃ヘッドと、
前記衝突センサと前記追従センサからの出力信号に基づいて前記駆動機構を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記駆動機構を制御して前記ロボット本体の移動モードを、少なくとも直線モードとバウンスモードとの間で切り換えることができ、
前記直線モードにおいては、前記コントローラは前記衝突センサが障害物を検出するまで、前記ロボット本体を直線に沿って前進させ、
前記バウンスモードにおいては、前記コントローラは、前記衝突センサが障害物を検出したとき、前記ロボット本体回転させて、前進方向が前記障害物から遠ざける方向となるよう向きを変え、その後、直線モードにて変更後の向きに前進させるよう制御することを特徴とする、移動型ロボット清掃機。
前記衝突センサは、前記支配側および非支配側にそれぞれ、障害物への衝突を検出する第一および第二の検出部を備え、前記コントローラは、前記衝突センサが障害物に衝突したとき、前記第一および第二の検出部による衝突の検出の時間差に基づいて、前記障害物の前記ロボット本体が衝突した面に対して前記ロボット本体の進行方向が成す角度を推定することを特徴とする、請求項２１に記載の移動型ロボット清掃機。
前記コントローラは、前記バウンスモードへの移行時に前記ロボット本体を回転させる際、前記コントローラが前記第一および第二の検出部による衝突の検出の時間差に基づいて推定した前記障害物の前記ロボット本体が衝突した面に対して前記ロボット本体の進行方向が成す角度に基づき、前記ロボット本体の回転量が少なくなる方向に前記ロボットを回転させることを特徴とする請求項２２に記載の移動型ロボット清掃機。
前記コントローラは、前記ロボット本体をバウンスモードで駆動する際、前記障害物に衝突後に該衝突面から離れる方向に変更した前記ロボット本体の進行方向は、所定の方法で決定することを特徴とする、請求項２１乃至請求項２３に記載の移動型ロボット清掃機。
前記所定の方法は、前記ロボット本体の回転角度を所定の角度範囲内でランダムな角度に設定することである、請求項２４に記載の移動型ロボット清掃機。
前記直線モードにより前記ロボット本体が前進し、前記障害物センサが障害物を検出したとき、前記コントローラが、前記バウンスモードに移行する前に、前記ロボット本体を壁面追従モードにより所定の時間または距離だけ、前記障害物に沿って移動させることを特徴とする請求項２１乃至請求項２５に記載の移動型ロボット清掃機。
任意の大きさおよび形状を有する床面を清掃する移動型ロボット清掃機であって、
ロボット本体と、
前記ロボット本体を進行方向において前進させると共に、前記ロボット本体を回転させて前記進行方向を変更する駆動機構と、
前記進行方向に対し左右いずれか一方を前記ロボット本体の支配側とし、当該支配側に接近する障害物を検出する追従センサと、
前記ロボット本体の下面に配置され、少なくとも前記支配側の埃を収集する清掃ヘッドと、
前記衝突センサと前記追従センサからの出力信号に基づいて前記駆動機構を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
１）前記追従センサの状態が障害物の検出状態である間は、前記ロボット本体を支配側にある障害物から離れる方向に所定の回転半径で進行するよう駆動し、
前記追従センサの状態が、障害物の検出状態から非検出状態に変化したら、
２）前記追従センサの状態が、障害物の非検出状態である間は、前記ロボット本体を支配側にある障害物に近づく方向に所定の回転半径で進行するよう駆動し、
前記追従センサの状態が、障害物の非検出状態から検出状態に変化したら、上記１）に処理を戻し、
上記１）および２）の工程を繰り返し実行することにより、壁面追従モードで前記ロボット本体を駆動することを特徴とする移動型ロボット清掃機。
前記コントローラは、前記ロボット本体の移動距離を計測するための移動距離計測手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記移動距離計測手段に基づいて前記壁面追従モード中の前記ロボット本体の移動距離を計測し、該移動距離が所定の最大移動距離を超えた場合に前記壁面追従モードから離脱させることを特徴とする、請求項２７に記載の移動型ロボット掃除機。
前記最大移動距離は、少なくとも、前記ロボット本体のサイズ、及び、前記ロボット本体と障害物との相互関係のいずれか一方によって可変であることを特徴とする請求項２８に記載の移動型ロボット清掃機。
ユーザに前記床面の大きさに関する情報を入力させるサイズ情報入力手段を備え、
前記最大移動距離は、前記サイズ情報入力手段により入力された情報に応じて変更されることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の移動型ロボット清掃機。
前記追従センサによる障害物の検出状態が継続している場合には、前記コントローラは、前記ロボット本体が支配側にある障害物から離れる方向の所定の回転半径を徐々に小さくすることを特徴とする請求項２８乃至請求項３０に記載の移動型ロボット清掃機。
前記追従センサによる障害物の非検出状態が継続している場合には、前記コントローラは、前記ロボット本体が支配側にある障害物に近づく方向の所定の回転半径を徐々に小さくすることを特徴とする請求項２８乃至請求項３１に記載の移動型ロボット清掃機。