JP2018018146A - 自律走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不規則なレイアウトやルートの入力等を必要とせずに、自律走行及びそれに伴う作業を簡単に継続でき、且つ安価に構成できる。【解決手段】自律走行装置１は、走行経路上で作業を行う清掃部５と、装置本体２の周囲の物体の距離等を計測する計測部６と、計測結果に基づいて走行経路上の繰り返し形状をランドマーク１０として認識するランドマーク認識部２９と、計測部６の計測結果に基づいて走行エリアＡの追従基準側から他方側へと所定距離Ｌを離して装置本体２を保ちつつ進行方向へと走行させる追従走行を行う制御部７とを備える。制御部７は、追従走行においてランドマーク１０を認識した場合に、装置本体２の幅とランドマーク１０の幅との位置関係に応じて走行動作を判定し、反転の場合には、進行方向を反転させると共に、所定距離Ｌを他方側にオフセットして装置本体２を走行させ、停止の場合には、装置本体２を停止させる。【選択図】図３

Description

本発明は、周囲の物体からの距離を取得して自律走行する自律走行装置に関する。

従来、産業用（業務用）の清掃ロボット等の自律走行装置は、広い作業面積（清掃面積）の作業（清掃）を要求され、例えば、シネマコンプレックスやショッピングモール等の大型商業施設の床を清掃エリアとすることがある。このような大型商業施設等の作業施設において、清掃エリアの距離が１方向に長い場合には（例えば、１００ｍ）、自動清掃装置を組み込んだ自律走行装置を運用して、清掃エリアを塗りつぶすように往復走行を繰り返しつつ清掃作業を行うことが適している。

例えば、特許文献１の移動体（自律走行装置）は、レーザーレンジファインダと、制御装置とを備える。このレーザーレンジファインダは、予め設定された測定領域に存在するランドマークまでの距離及び角度を計測する。制御装置は、この測定領域を決定する測定領域決定部を有し、レーザーレンジファインダの計測結果に基づいて予め教示された走行経路上を走行するように走行を制御する。測定領域決定部は、走行経路からのずれ量及び教示上のランドマークの位置に基づいて、レーザーレンジファインダが測定する第１の検出角度範囲を決定する。この第１の検出角度範囲に基づいて、測定領域をランドマークの周辺領域に制限することにより、移動体がランドマーク以外の物体をランドマークと誤認識する可能性が低減される。

また、特許文献２の自走機器（自律走行装置）は、制御手段と、壁等を検知するための障害物検知手段と、工程終了判定手段と、次工程開始位置判定手段とを備える。制御手段は、第１の方向に走行中障害物検知手段が壁等を検知すると本体を反転させ、反転方向である第２の方向に走行中壁等を検知すると再び反転させるように、第１及び第２の方向を本体が繰り返し往復走行する工程を走行制御する。

特開２０１２−０１４２６５号公報 特開２００３−２４１８３２号公報

上記したようにランドマークを認識して走行経路を規定する自律走行装置では、どのようなランドマークをどのように認識するかが重要である。特許文献１の移動体では、ランドマークとして薄板形状の立方体が例示されている。しかしながら、レーザーレンジファインダ等の測距手段は、レーザー光の反射に基づいてランドマークの形状を認識するので、薄板形状のランドマークを用いる場合、障害物等によって全体形状が死角に遮られ、あるいは斜めの影ができてしまうことがある。そのため、測距手段の測定結果からランドマークを正確に認識できずに、走行経路を誤認識して走行するおそれがある。

また、特許文献２の自走機器では、検出容易なフラットな壁で構成される部屋での走行について開示している。しかしながら、清掃を行う商業施設では、壁面は、凸凹やカーブのある不規則な形状を有したり、途中の通路等で途切れたりするため、自律走行を継続することが困難である。

また、商業施設では店舗の入れ替えやイベントが随時行われるものであり、清掃エリアのフロアレイアウトはその都度異なったものに変えられてしまう。事前に走行ルートを自律走行装置に教示して自律走行を再現する場合、フロアレイアウトの変動によって清掃すべきエリアとして認識できず、自律走行が再現できなくなるケースも見られる。

本発明は、上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、不規則なフロアレイアウトや走行ルートについて事前入力や変動に伴う再入力等の煩雑な操作を必要とせずに、所望の作業エリア内の自律走行及びそれに伴う作業を簡単な取り扱いによって継続することができ、且つ安価に構成することができる自律走行装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の自律走行装置は、自律的な走行が可能な自律走行装置であって、装置本体と、前記装置本体を走行させる走行部と、前記装置本体の走行経路上で作業を行う作業部と、前記装置本体と該装置本体の周囲の物体との位置関係を計測する計測部と、前記計測部による計測結果に基づいて、前記走行経路上の予め設定された繰り返し形状を、走行エリアを区切るランドマークとして認識するランドマーク認識部と、前記走行エリアの一方側を追従基準側とし、前記計測部の計測結果に基づいて前記追従基準側から前記走行エリアの他方側へと所定距離を離して前記装置本体の位置を保ちつつ、前記装置本体を進行方向へと走行させるように自動的に前記走行部を動作させる追従走行を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記追従走行において前記ランドマーク認識部が前記ランドマークを認識した場合に、前記装置本体の進行方向に直交する方向の前記ランドマークの幅方向の端部との位置関係に応じて前記装置本体の走行動作を判定し、前記走行動作の判定が反転の場合には、前記進行方向を反転させると共に、前記所定距離を前記他方側にオフセットして前記装置本体を走行させるように前記走行部を制御し、前記走行動作の判定が停止の場合には、前記装置本体を停止させるように前記走行部を制御することを特徴とする。

本発明の第１の自律走行装置によれば、走行エリアの事前入力や、環境地図の作成及び自己位置の把握を伴う高度なシステムを用いることなく、走行エリアを随時把握して確実に自動的な作業を行うことができる。また、自律走行装置は、ランドマークの位置に合わせて走行するため、作業エリアのレイアウト変動があった場合でも、作業者は、ランドマークの位置を変えるという簡易な手法で即座に走行エリアを変えることができ、作業エリアのレイアウト変動に対応することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第２の自律走行装置は、上述した本発明の第１の自律走行装置において、前記ランドマーク認識部は、所定間隔で頂点を有する屏風状及び／又は所定間隔で目印を有するスクリーン状に構成されると共に前記進行方向を横断する方向に延びて前記走行経路上に配置されて前記横断する方向に繰り返し形状を有する前記ランドマークを認識することを特徴とする。

本発明の第２の自律走行装置によれば、ランドマーク認識部は、他の形状との誤認識が生じ難い繰り返し形状をランドマークとして認識するため、明確に走行エリアを認識することが可能となる。また、ランドマークは、移動可能且つ伸縮自在に構成できるため、走行エリアの範囲を容易且つ任意に調整する事ができる。

上記課題を解決するために、本発明の第３の自律走行装置は、上述した本発明の第１又は第２の自律走行装置において、前記ランドマーク認識部は、複数種類の前記繰り返し形状を識別することで、前記複数種類の繰り返し形状のそれぞれに対応する複数種類の前記ランドマークを識別することを特徴とする。

本発明の第３の自律走行装置によれば、走行エリアの各位置でのランドマークを識別することができる。そのため、ランドマーク認識部により識別可能な複数のランドマークの検出順序を設定しておくことにより、この検出順序で検出されなかった場合に、走行経路に問題があると判断することができ、自律走行装置の自動的な作業が問題なく実行されているかを判断することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第４の自律走行装置は、上述した本発明の第３の自律走行装置において、前記制御部は、前記複数種類の繰り返し形状毎に異なる前記走行動作の判定を識別して認識することを特徴とする。

本発明の第４の自律走行装置によれば、走行エリアにおける自律走行装置の走行動作の判定を任意に決めることができる。例えば、識別可能な複数のランドマークの内、自律走行装置を停止させる側のランドマークを指定して事前に設定することができ、作業者の便宜に応じた位置で自律走行装置を停止させることができる。

上記課題を解決するために、本発明の第５の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第４の何れかの自律走行装置において、前記制御部は、前記追従走行において、前記計測部の計測結果に基づいて前記装置本体より前記追従基準側の物体を検出し、前記追従基準側の物体から前記他方側へと所定距離を離して前記装置本体の位置を保つように制御することを特徴とする。

本発明の第５の自律走行装置によれば、自律走行装置から見て追従基準側にある壁面等の物体に沿った追従走行となって、追従走行が蛇行等せずに安定する。

上記課題を解決するために、本発明の第６の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第５の何れかの自律走行装置において、前記制御部は、前記走行エリアの最初の走行経路での前記装置本体の走行を、手動操作入力により前記走行部を動作させて行うと共に、前記計測部の計測結果に基づいて前記最初の走行経路及びその周囲を含む環境地図を作成し、前記環境地図に基づいて前記追従基準側の基準線を定める教示走行を行い、更に、前記教示走行の後で前記追従走行へと移行し、移行後の前記追従走行では、前記基準線から前記他方側へと所定距離を離して前記装置本体の位置を保つように制御することを特徴とする。

本発明の第６の自律走行装置によれば、自律走行装置から見て追従基準側で、壁面が凸凹やカーブのある不規則な形状を有したり途中の通路等で途切れたりする場合でも、走行エリアの１列目の走行経路のみを手動操作で走行させるだけで、２列目移行の走行経路では、このような不規則な壁面に合わせて自律走行装置を自律走行させることができ、自動的な作業を行うことができる。これにより、不規則な壁面に起因するエラー停止を回避して、自律走行装置による自律走行及び自動的な作業を継続することができる。また、走行経路が不規則となる場合でも、複雑な走行経路や環境地図の入力をする必要がない。

上記課題を解決するために、本発明の第７の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第６の何れかの自律走行装置において、前記作業部は、手動操作入力及び自動操作入力に基づく清掃作業が可能な清掃部を備え、前記制御部は、前記追従走行において、自動操作入力によって前記清掃作業を行うように前記清掃部を制御することを特徴とする。

本発明の第７の自律走行装置によれば、自律走行装置は清掃作業を自律的に行うことで、速く正確に床面を清掃することができ、床面清掃にかかる人手を減らすことができる。なお、自律走行装置は、湿式及び乾式の何れの清掃部を備えることもできる。

本発明によれば、自律走行装置は、不規則なフロアレイアウトや走行ルートについて事前入力や変動に伴う再入力等の煩雑な操作を必要とせずに、所望の作業エリア内の自律走行及びそれに伴う作業を簡単な取り扱いによって継続することができ、且つ安価に構成することができる。

本発明の実施形態に係る自律走行装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置の追従走行動作を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置のランドマーク認識部が認識するランドマークの一例を示す上面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置のランドマーク認識部が認識するランドマークの一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置のコントロールパネルを示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置おける追従走行動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る自律走行装置のランドマーク認識部によるランドマークの認識動作を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置のランドマークに対する停止動作を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置おける追従走行動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る自律走行装置の教示走行動作を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置おける追従走行動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る自律走行装置のランドマーク認識部が認識するランドマークの他の例を示す斜視図である。

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。以下の実施形態は、本発明の好適な具体例であって、種々の好ましい技術を開示しているが、本発明の技術範囲はこれらの態様に限定されるものではない。

本発明の実施形態による自律走行装置について説明する。図１に示すように、自律走行装置１は、各部を収容するための装置本体２と、装置本体２を走行させる走行部３と、走行部３の手動操作入力を受け付けるハンドル部４とを備える。自律走行装置１は、所定の作業を実行する作業機構（作業部）を装置本体２に搭載することができ、例えば、装置本体２の下方の床面の清掃作業を実行する床面洗浄機等の清掃部５を作業部として備える。

また、図２に示すように、自律走行装置１は、装置本体２とこの装置本体２の周囲の壁や置物等の障害物（物体）との位置関係（例えば、装置本体２の前進方向に対する角度や距離）等を計測する計測部６を備える。更に、自律走行装置１は、自律走行装置１の各部及び各種機能（走行部３による走行、清掃部５による清掃作業、計測部６による計測等）を統括制御する制御部７と、各種機能の操作や表示のためのコントロールパネル８と、各部に電力を供給するための電源装置９とを備える。

自律走行装置１は、手動操作入力に基づく走行、及び自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な車両であって、手動走行モード、追従走行モード及び教示走行モードの何れかの動作モードで動作する。なお、本実施形態において、追従走行モードとは、走行エリアＡ（図３等参照）の一方側を追従基準側（例えば、追従すべき壁面側）とし、この追従基準側から走行エリアＡの他方側へと所定距離Ｌを離して装置本体２（自律走行装置１）の位置を保ちつつ、装置本体２（自律走行装置１）を進行方向へと走行させる自動的な走行モードである。また、教示走行モードとは、走行エリアＡの最初の走行経路（往復走行する際の１列目の走行経路）での自律走行装置１の走行を手動操作入力により行う走行モードであって、最初の走行経路及び追従基準側の基準線（例えば、不連続の壁面を繋げた線や、壁面に近接する障害物を回避した線）を教示させて走行基準ルートを作成するモードである。

上記の走行エリアＡは、自律走行装置１の清掃等の作業対象の作業エリア（清掃エリア）となり、例えば、シネマコンプレックスやショッピングモール等の大型商業施設の床が作業エリアとなる。本実施形態では、ランドマーク１０で指定された範囲（例えば、２つのランドマーク１０で囲われたエリア）を走行エリアＡとする。走行エリアＡは、基本的には、ランドマーク１０以外に壁面等で囲われるが、壁面の途中では、分岐した通路や店舗によって壁面が途切れや、柱等の障害物が存在する場合もある。

装置本体２は、追従走行モードで使用するランドマーク１０を収納するためのランドマーク収納部２ａを備える。例えば、ランドマーク収納部２ａは、折り畳んだランドマーク１０を収納可能な籠状や箱状に形成され、２つのランドマーク１０を収納するように装置本体２の左右両側にそれぞれ設けられる。

ランドマーク１０は、接近した自律走行装置１（例えば、ランドマーク１０から所定の到達距離Ｄ（図３等参照）の範囲に達した自律走行装置１）に所定の走行動作の判定をさせるために走行エリアＡに設置される。ランドマーク１０に対する走行動作として、基本的には、自律走行装置１の進行方向を反転させる反転動作が設定される。なお、ランドマーク１０に対する走行動作は、反転動作に限定されず、例えば、左折動作、右折動作や停止動作が設定されてもよい。

ランドマーク１０は、少なくとも計測部６のセンサ位置（例えば、高さ３００ｍｍ）から所定範囲（例えば、上下方向に±１００ｍｍの範囲）を含む寸法で構成され、接近した自律走行装置１の計測部６によって検出される。また、ランドマーク１０は、水平方向に伸縮自在であり、少なくとも装置本体２の幅よりも端部間が広い寸法に成るように伸長可能に構成される。ランドマーク１０は、走行エリアＡ（図３等参照）の範囲を指定するように設置され、一方向に長い距離（例えば、１００ｍ）の走行エリアＡを指定することもできる。ランドマーク１０は、走行エリアＡを区切る位置に作業者によって設置されるので、持ち運び及び設置が容易な素材や形状で形成される。ランドマーク１０は、自律走行装置１が自律走行中（作業中）であるかに拘らず、幅方向又は進行方向に伸長又は短縮したり、進行方向に移動して、走行エリアＡ（作業エリア）の幅又は長さを任意に拡大又は縮小できる。ランドマーク１０の伸長及び短縮の方法としては、別個のランドマーク１０を追加及び削除してもよく、作業者が実際のランドマーク１０の伸縮や移動をしてもよい。

ランドマーク１０は、自律走行装置１の進行方向を横断する方向に予め設定した繰り返し形状を有して構成され、例えば、図４に示すように、複数（例えば、６つ）の四角形の板の端部同士を連結した屏風形状に形成される。ランドマーク１０の屏風形状は、上方から見て、連結部分を頂点とすると共に連結される２つの板を等辺とする二等辺三角形（底辺は省略する）が連なるように構成される。図４に示すランドマーク１０の屏風形状は、７つの板によって３つの山または谷を有するパターンで構成されるが、屏風形状を構成する山や谷の数は３つに限定されず、任意に設定されてよい。

このような屏風型ランドマーク１０は、隣り合う２つの板同士を連結部分を中心にして開閉自在に構成される。屏風型ランドマーク１０は、それぞれの板の開き角度（頂角）を０°にすることで折り畳まれて収納状態となる一方、６０°〜１２０°の許容範囲に開くことで設置状態となる。屏風型ランドマーク１０は、各開き角度を調整することで、水平方向に伸縮され、設置状態で装置本体２の幅よりも広い幅を有して構成される。なお、各開き角度は、同じ角度で設定されてもよいが、許容範囲内であれば異なる角度で設定されてもよい。この屏風型ランドマーク１０は、各板の開き角度を許容範囲に開いた状態で各板の開閉を固定できるように構成されてもよい。また、屏風型ランドマーク１０は、許容範囲内での各板の開き角度を所定角度（例えば、５°や１０°等）毎に調節可能な角度調節機構を連結部分に備えてもよい。

屏風型ランドマーク１０は、軽量で、繰り返し使用可能な耐性を有し、且つ展開状態で大きく反り返らない素材、例えば、板厚４ｍｍのプラスチック製段ボールで形成される。また、屏風型ランドマーク１０は、計測部６のレーザーレンジファインダが捕捉し易い色、例えば、白をベースにして形成される。なお、屏風型ランドマーク１０には、走行エリアＡの周囲の歩行者等に対して、走行エリアＡ内で作業（清掃）中であることを明示するために、目立つ色で警告文１０ｃを表示してもよい。例えば、赤色の文字で「自動作業（清掃）中」の警告文１０ｃを記載したステッカー（黄色）を屏風型ランドマーク１０に貼り付けてもよい。

また、ランドマーク１０は、識別性（固有のＩＤ）を有し、例えば、複数種類の繰り返し形状の何れかを採用することで識別される。例えば、屏風型ランドマーク１０は、自律走行装置１と対向する際の向きによって繰り返し形状が異なり、図５（１）に示すように、自律走行装置１の進行方向に向かって両端が拡がるように設置された屏風型ランドマーク１０をＷ型ランドマーク１０ａ（第１の屏風型ランドマーク）とし、図５（２）に示すように、自律走行装置１の進行方向に向かって両端が狭まる（進行方向とは逆方向に向かって両端が拡がる）ように設置された屏風型ランドマーク１０をＭ型ランドマーク１０ｂ（第２の屏風型ランドマーク）として識別される。即ち、屏風型ランドマーク１０は、その向きが識別情報となる。なお、Ｗ型ランドマーク１０ａの向きを反転させることで、Ｍ型ランドマーク１０ｂとすることもでき、警告文１０ｃは、屏風型ランドマーク１０の表裏両面に表示しておくことにより、反転された場合でも走行エリアＡの周囲に明示される。

自律走行装置１は、後述するメモリ２４等に複数種類の繰り返し形状を予め設定された状態の形状として記憶していて、後述するランドマーク認識部２９によって、計測部６で検出されたランドマーク１０の繰り返し形状と比較することで、ランドマーク１０を識別可能となる。また、繰り返し形状は、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いた設定によってメモリ２４等に記憶させてもよい。また、屏風型ランドマーク１０は各辺の長さおよび各開き角度が所定の数値範囲内で複数繰り返されていることを検出して識別されてもよい。

あるいは、ランドマーク１０は、ランドマーク１０毎に異なるＱＲコード（登録商標）等の識別情報を自律走行装置１と対向する表面に表示して構成される。自律走行装置１は、後述するメモリ２４等に識別情報を記憶していて、後述するランドマーク認識部２９によって、計測部６に搭載されるカメラ等でランドマーク１０から読み取った識別情報と比較することで、ランドマーク１０を識別可能となる。

走行部３は、装置本体２の下部に一体的に設けられていて、水平方向に固定式とした駆動輪として２つの左右前輪１１、１２（図２参照、図１では右前輪１２のみ図示する）と、水平方向に自在式とした補助輪として左右１対の後輪１３と、２つの前輪１１、１２をそれぞれ駆動する２つの左右モータ１４、１５とを備える。前輪１１、１２は、装置本体２の下面前側で左右方向両側にそれぞれ設けられ、後輪１３は、装置本体２の下面後側で左右方向中央に設けられる。各モータ１４、１５は、装置本体２内に設けられ、駆動ギア（図示せず）を介して各前輪１１、１２の回転軸（図示せず）に接続されている。走行部３では、２つのモータ１４、１５が２つの前輪１１、１２を同時に回転させることで装置本体２を前進又は後退させることができる一方、左前輪１１又は右前輪１２を停止させると同時に右前輪１２又は左前輪１１を回転させることで装置本体２を左旋回又は右旋回させることができる。なお、左前輪１１および右前輪１２を夫々逆方向に回転させることで、その場で転回させることもできる。

ハンドル部４は、装置本体２の上面後側において左右方向中央に設けられる。ハンドル部４は、動作モードが手動走行モード又は教示走行モードに設定されている間、図示しないスロットル等から手動操作入力を受け付ける。

清掃部５は、初期設定された清掃条件、コントロールパネル８を介して設定された清掃条件、又は自動操作入力によって設定された清掃条件に従って床面を清掃するように構成される。清掃部５は、例えば、液体を用いた湿式の清掃手法によって床面を清掃する機構であり、洗浄パッドや洗浄ブラシ等の洗浄用部材１７と、洗浄用部材１７へと洗浄液を供給する洗浄液供給部１８（図２参照）と、洗浄用部材１７での使用後の洗浄液、即ち、汚水を吸引する吸引部１９とを備える。

洗浄用部材１７は、装置本体２の下面中央に回転可能に設けられ、床面に接触すると共に回転することで床面を清掃する。洗浄用部材１７は、装置本体２に対して着脱可能であり、即ち、交換可能な部材である。例えば、洗浄用部材１７は、洗浄パッド１７ａ、パッドカバー１７ｂ及び回転駆動部１７ｃからなる。洗浄パッド１７ａは、回転駆動部１７ｂによって回転駆動され、パッドカバー１７ｃは、洗浄パッド１７ａで使用された洗浄液の飛散を防止する。

洗浄液供給部１８は、洗浄液を貯蔵する洗浄液タンク（図示せず）、洗浄液タンクと洗浄用部材とを連通する給水ホース（図示せず）、及び給水ポンプ（図示せず）等を備える。洗浄液供給部１８は、給水ポンプによって洗浄液タンクから給水ホースを介して洗浄用部材１７へと洗浄液を供給する。

吸引部１９は、床面上の汚水を吸引するスキージ１９ａ、汚水を回収する汚水タンク（図示せず）、スキージ１９ａと汚水タンクとを連通する吸引パイプ（図示せず）、吸引パイプ内を負圧にする吸引モータ（図示せず）等を備える。スキージ１９ａは、左右方向に長い部材であり、装置本体２の下面において洗浄用部材１７よりも後方に設けられ、床面に接触して洗浄用部材１７からの汚水を装置本体２の後方に逃がすことなく吸引する。吸引部１９は、吸引モータによって吸引パイプ内を負圧にすることで、スキージ１９ａから吸引パイプを介して汚水を吸引すると共に汚水タンクへと回収する。なお、吸引部１９は、吸引ブロアによって汚水を吸引するように構成されてもよい。

上記のような清掃部５における清掃条件には、洗浄用部材１７の回転の作動／停止、洗浄液供給部１８による洗浄液供給の作動／停止、吸引部１９による吸引の作動／停止、洗浄用部材１７の床面に対する接地圧の強度、洗浄液供給部１８による洗浄液供給量、吸引部１９による吸引強度等がある。

計測部６は、図２に示すように、走行部３による装置本体２の物理的な移動量を計測する移動量センサ２１と、装置本体２の前部の周囲の障害物（物体）との距離及び角度を計測する周囲障害物センサ２２（図３等も参照）を備える。なお、計測部６は、周囲障害物センサ２２に加えて、装置本体２の後部の周囲の障害物（物体）との距離及び角度を計測する後方障害物センサ（図示せず）を備えていてもよい。また、計測部６は、超音波センサや慣性計測装置を備えてもよい。更に、計測部６は、カメラ等を備えて、ランドマーク１０に表示されたＱＲコード（登録商標）等の識別情報を読み取り可能に構成されてもよい。

移動量センサ２１は、例えば、左右の前輪１１、１２のそれぞれに対応する一対のエンコーダや、加速度センサ等から構成される。周囲障害物センサ２２は、装置本体２の前面に設けられ、例えば、レーザーレンジファインダ（ＬＲＦ：Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ）等から構成され、床面から所定の計測可能高さ（例えば、３０ｃｍ）以内で、図８や図９に示すように、周囲障害物センサ２２から所定の計測可能範囲２２ａ以内に存在するランドマーク１０や障害物等の物体を検出する。周囲障害物センサ２２の計測可能範囲２２ａは、死角を除いた所定の半径Ｒ（例えば、半径２０ｍ）の範囲に及ぶ。計測部６は、制御部７に接続されていて、計測結果を制御部７へと送信する。

制御部７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成される。制御部７は、図２に示すように、メモリ２４に対してバス２５を介して接続され、バス２５は、更にインターフェース２６に接続されている。また、制御部７は、バス２５及びインターフェース２６を介して、上記の走行部３、ハンドル部４、清掃部５、計測部６、コントロールパネル８及び電源装置９に接続される。メモリ２４は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク、フラッシュメモリ等からなり、自律走行装置１の各部及び各種機能を制御するためのプログラムやデータが格納される。制御部７は、メモリ２４に格納されたプログラムやデータを読み取り、このプログラムを実行することにより、各部及び各種機能を制御する。

更に、制御部７は、モード切換部２８と、ランドマーク認識部２９と、追従走行制御部３０と、教示走行制御部３１と、地図作成部３２とを備える。なお、モード切換部２８、ランドマーク認識部２９、追従走行制御部３０、教示走行制御部３１及び地図作成部３２は、メモリ２４に記憶されて制御部７に実行されるプログラムで構成されていてよい。制御部７に備わる各部（モード切換部２８、ランドマーク認識部２９、追従走行制御部３０、教示走行制御部３１及び地図作成部３２）の詳細は後述する。

また、制御部７は、自律走行装置１を作業者の外部端末（図示せず）と無線又は有線で通信可能に接続させる通信機能を有してもよい。制御部７は、自律走行装置１の自律走行や作業（清掃）に関するデータを外部端末に送信したり、外部端末から自律走行装置１の自律走行や作業に関する操作入力を受け付けたりする。これにより、作業者は、外部端末を用いて自律走行装置１の状況を確認することができる。

コントロールパネル８は、装置本体２の上面においてハンドル部４の前側に設けられ、図６に示すように、メインスイッチ３７と、学習スイッチ３８と、清掃運転スイッチ３９と、表示器４０と、十字キー４１と、清掃条件設定キー４２とを備える、コントロールパネル８の各部は、制御部７に接続されている。

メインスイッチ３７は、「切」、「手動」、「自動」を切換可能に構成されている。メインスイッチ３７を「手動」に切り換えることで、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが手動走行モードに切り換えられる一方、メインスイッチ３７を「自動」に切り換えることで、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが追従走行モードに切り換えられる。

学習スイッチ３８は、メインスイッチ３７が「手動」に設定されている状態で操作可能に構成されている。学習スイッチ３８を操作（例えば、長押し）することで、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが教示走行モードに切り換えられて、教示走行モードの実行が開始される。また、学習スイッチ３８を再度操作することで、教示走行モードの実行が終了し、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが手動走行モードに切り換えられる。

清掃運転スイッチ３９は、「入」、「切」を切換可能に構成されている。清掃運転スイッチ３９を「入」に切り換えることで、清掃部５が清掃条件に従って作動する。

表示器４０は、液晶パネル等で構成され、制御部７からの制御信号に応じて自律走行装置１の運転状況（動作モード）や運転時間、追従走行モードや教示走行モードでの走行の各種設定項目（走行設定項目）、清掃部５の清掃条件、警告やエラーコード等を表示する。十字キー４１は、表示器４０に表示される各種設定項目の選択操作を受け付けて、その選択操作に関する信号を制御部７へと送信する。

清掃条件設定キー４２は、清掃部５の各部の動作の切り換え等の清掃条件の設定操作を受け付けて、その設定操作に関する信号を制御部７へと送信する。清掃条件設定キー４２は、例えば、回転スイッチ４４、散水スイッチ４５、吸引スイッチ４６、接地圧スイッチ４７、散水量スイッチ４８、吸引強度スイッチ４９等を有する。

回転スイッチ４４は、洗浄用部材１７の回転の作動及び停止を切り換えるもので、操作する毎に「入」、「切」が切り換えられる。散水スイッチ４５は、洗浄液供給部１８による洗浄液供給の作動及び停止を切り換えるもので、操作する毎に「入」、「切」が切り換えられる。吸引スイッチ４６は、吸引部１９による吸引の作動及び停止を切り換えるもので、操作する毎に「入」、「切」が切り換えられる接地圧スイッチ４７は、洗浄用部材の床面に対する接地圧の強度を複数段階の何れかに切り換えるもので、操作する毎に強度が循環的に切り換えられる。散水量スイッチ４８は、洗浄液供給部１８からの洗浄液供給量を複数段階の何れかに切り換えるもので、操作する毎に供給量が循環的に切り換えられる。吸引強度スイッチ４９は、吸引部１９の吸引強度を複数段階の何れかに切り換えるもので、操作する毎に強度が循環的に切り換えられる。

電源装置９は、装置本体２内部に搭載されたバッテリー（電源）を備え、外部電源に接続することで充電可能に構成される。電源装置９は、バッテリーの残量が少ないために追従走行が不可能な場合には、制御部７に対して追従走行不可を示すエラー信号を出力してもよい。

次に、制御部７に備わる各部（モード切換部２８、ランドマーク認識部２９、追従走行制御部３０、教示走行制御部３１及び地図作成部３２）について説明する。

モード切換部２８は、コントロールパネル８のメインスイッチ３７及び学習スイッチ３８の操作に応じて、自律走行装置１の動作モードを手動走行モード、追従走行モード及び教示走行モードの何れかに切り換える。モード切換部２８によって動作モードが手動走行モード又は教示走行モードに設定されている間、ハンドル部４の手動操作入力が可能となる。

ランドマーク認識部２９は、計測部６の計測結果に基づいて、装置本体２の進行方向（周囲）に存在するランドマーク１０を認識する。例えば、計測部６の周囲障害物センサ２２によって装置本体２と前方の各方向の物体との距離を計測し、ランドマーク認識部２９は、各方向の物体までの距離に基づいて、装置本体２の前方の繰り返し形状の有無を判定する。そして、繰り返し形状を検出できた場合、ランドマーク認識部２９は、この繰り返し形状をランドマーク１０として認識する。

例えば、ランドマーク認識部２９は、周囲障害物センサ２２によって装置本体２の前方の物体を検出したとき、周囲障害物センサ２２による計測結果に基づいて、この物体を上方から見たときの装置本体２側の外郭を認識する。そして、ランドマーク認識部２９は、この物体の外郭が、予め設定した長さの複数の辺で構成された二等辺三角形（頂角６０°〜１２０°）の等辺の集合である場合に、この物体を屏風型ランドマーク１０であると認識する。

また、ランドマーク認識部２９は、この繰り返し形状に基づいてランドマーク１０を識別する。例えば、ランドマーク認識部２９は、装置本体２側の周囲障害物物センサ２２から見た繰り返し形状の外郭の形状に基づいて、検出されたランドマーク１０の両端が進行方向に向かって拡がっているか狭まっているかを判定する。そして、ランドマーク認識部２９は、この判定結果に基づいて、検出されたランドマーク１０がＷ型ランドマーク１０ａ（第１の屏風型ランドマーク）かＭ型ランドマーク１０ｂ（第２の屏風型ランドマーク）かを判定する。そして、ランドマーク認識部２９は、屏風型ランドマーク１０の向きを識別情報として識別する。なお、ランドマーク認識部２９は、計測部６が搭載カメラによってランドマーク１０に表示された識別情報を読み取る場合には、その読み取り結果の識別情報に基づいてランドマーク１０を識別する。

追従走行制御部３０は、追従走行モードの実行時に、走行エリアＡ（図３等参照）の一方側を追従基準側とし、計測部６の計測結果に基づいて追従基準側から走行エリアＡの他方側へと所定距離Ｌを離して装置本体２の位置を保ちつつ、ランドマーク１０の間で装置本体２を往復走行させるように自動的に走行部３を動作させる。追従走行の詳細については後述する。

教示走行制御部３１は、教示走行モードの実行時に、走行エリアＡの最初（１列目）の走行経路での装置本体２の走行について、ハンドル部４の手動操作入力により走行部３を動作させる教示走行を制御する。教示走行制御部３１は、教示走行において、最初の走行経路及びその周囲を含む環境地図を作成させると共に、２列目以降の走行経路の基準となる基準線を決定する。教示走行の詳細については後述する。

地図作成部３２は、リアルタイムで自己位置の推定と環境地図の作成とを行うＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）等の技術を用いる。地図作成部３２は、所定位置の装置本体２について、計測部６で計測された障害物（物体）からの距離及び角度を座標変換して装置本体２の周囲の局所地図を作成すると共に、各位置の局所地図を合成して環境地図を作成する。例えば、地図作成部３２は、上記したように最初の走行経路及びその周辺の環境地図を作成する。

次に、追従走行の詳細を、図７及び図１０のフローチャートを参照しながら説明する。図７は、後述の位置認識制御による追従走行の動作例を示し、図１０は、後述の識別認識制御による追従走行の動作例を示す。位置認識制御及び識別認識制御に共通の処理について説明しつつ、異なる処理について随時説明する。

追従基準側は、自律走行装置１が追従すべき基準であり、基本的には自律走行装置１の側方の壁面等の物体側である。追従基準側は、追従走行前に決定され（図７のステップＳ１、図１０のステップＳ１１）、その決定手法には、手動決定と自動決定とがある。なお、一の追従走行について決定された追従基準側は、その追従走行中は維持され、自律走行装置１を反転しても変更されない。

追従基準側の手動決定又は自動決定の選択は、走行設定項目であり、例えば、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いて選択される。追従基準側の手動決定が選択された場合、その選択時点（走行開始時点）での自律走行装置１の向きに対して左側及び右側の何れかが、追従基準側として選択される。追従基準側の左側又は右側の選択も、走行設定項目であり、例えば、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いて自律走行装置１の左側又は右側が追従基準側として選択されて決定される。一方、追従基準側の自動決定が選択された場合、その選択時点での自律走行装置１の向きに対して左側及び右側の物体を計測部６によって検出し、自律走行装置１のより近くで物体が検出された側が追従基準側として決定される。

また、追従走行制御部３０は、計測部６の計測結果に基づいて、追従基準側に存在する壁面等の物体を検出し、この追従基準側の物体から走行エリアＡの他方側へと所定距離Ｌを離して装置本体２の位置（中心位置、即ち、計測部６のセンサ位置）を保つように走行部３を制御する離間制御を行う（図７のステップＳ２、図１０のステップＳ１２）。なお、この所定距離Ｌは、走行エリアＡの最初（１列目）の走行経路では、図３等に示すように、安全距離Ｌ１（障害物や壁面に近接できる最小の距離）に設定され、走行エリアＡにおいて装置本体２がランドマーク１０に達して反転する際に、他方側へと所定のオフセット距離Ｌ２ずつ伸ばされ、即ち、２列目以降の走行経路では、繰り返しオフセットされる（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・）。ここで、安全距離Ｌ１及びオフセット距離Ｌ２は、走行設定項目であり、例えば、初期設定値が用いられてもよく、あるいは、追従走行前に、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いて設定可能としてもよい。なお、安全距離Ｌ１は、少なくとも装置本体２の最大幅の半分よりも大きい値に設定される。

追従走行制御部３０は、上記の離間制御と共に、装置本体２を進行方向へと走行させるように走行部３を制御する進行制御を行う（図７のステップＳ３、図１０のステップＳ１３）。ここで、進行制御の走行速度は、走行設定項目であり、例えば、初期設定値が用いられてもよく、あるいは、追従走行前に、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いて設定可能としてもよい。

追従走行制御部３０は、上記の離間制御及び進行制御による追従走行（自律走行）に伴って、作業を行うように各部を制御する。例えば、追従走行制御部３０は、装置本体２の下方の床面の清掃作業を実行するように清掃部５を制御する。ここで、追従走行時の清掃作業における清掃条件は、走行設定項目であり、例えば、初期設定値が用いられてもよく、あるいは、追従走行前に、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いて設定可能としてもよい。

また、追従走行制御部３０は、上記の離間制御及び進行制御による追従走行に伴って、ランドマーク認識部２９によるランドマーク１０の認識結果に基づいて装置本体２を走行させるように走行部３を制御する。例えば、追従走行制御部３０は、ランドマーク１０の位置情報に基づく位置認識制御（簡易追従）や、ランドマーク１０の位置情報及び識別情報に基づく識別認識制御（詳細追従）を行う。位置認識制御又は識別認識制御の選択は、走行設定項目であり、例えば、追従走行前に、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いて選択可能とする。

なお、識別認識制御が選択された場合には、追従走行におけるランドマーク１０の検出順序を走行設定項目としてコントロールパネル８及びその表示器４０を用いて設定することができる。例えば、第１の屏風型ランドマーク１０ａと第２の屏風型ランドマーク１０ｂとの間で往復走行を繰り返すために、第１の屏風型ランドマーク１０ａ、第２の屏風型ランドマーク１０ｂの順で検出順序を設定することができる。また、装置本体２がランドマーク１０の終端に達した場合の走行動作として、第１の屏風型ランドマーク１０ａ及び第２の屏風型ランドマーク１０ｂの何れか一方に対して停止動作を設定すると共に、他方に対して継続動作を設定することもできる。あるいは、これら両方のランドマーク１０に対して停止動作を設定してもよい。

なお、本実施形態では、自律走行装置１のランドマーク１０に対する位置情報に応じて自律走行装置１の走行動作を判定する例を説明するが、各ランドマーク１０に対応付けて走行動作を予め設定し、ランドマーク１０認識時に対応付けられた走行動作を行ってもよい。

位置認識制御及び識別認識制御において、追従走行制御部３０は、ランドマーク１０の位置情報として、装置本体２からランドマーク１０までの距離や、装置本体２の幅とランドマーク１０との装置本体２の進行方向に直交する方向の位置関係等を判定する。例えば、追従走行制御部３０は、ランドマーク認識部２９でランドマーク１０を検出していない場合（図８（１）参照）や、ランドマーク認識部２９で検出したランドマーク１０と装置本体２との間の距離が所定の到達距離Ｄに達していない場合（図８（２）参照）には（図７のステップＳ４：ＮＯ、図１０のステップＳ１４：ＮＯ）、上記の離間制御及び進行制御を継続する。

また、位置認識制御において、追従走行制御部３０は、ランドマーク認識部２９で検出したランドマーク１０と装置本体２との間の距離が所定の到達距離Ｄに達した場合（図８（３）参照）には（図７のステップＳ４：ＹＥＳ）、装置本体２の進行方向に直交する方向（以下、幅方向）とランドマーク１０の両端部との位置関係に応じて装置本体２の走行動作を判定する（図７のステップＳ５）。例えば、ランドマーク１０の幅方向の両端を認識すると共に、装置本体２の幅方向の中心（例えば、ＬＲＦの搭載位置）からランドマーク１０の他方側（追従基準側とは逆側）の終端までの幅方向の寸法Ｅを算出する（図９等参照）。なお、幅方向は、さらに言い換えれば追従基準側壁面に直交する方向とも言えるが、ランドマーク１０が必ずしも追従基準側面に直交せずに置かれた場合も、追従基準側面に直交する方向でのランドマーク１０の端部の位置から、上記寸法Ｅを算出すればよい。

この寸法Ｅが、所定の動作限界値（例えば０以上）以上の場合（図９（１）参照）には（図７のステップＳ５：ＹＥＳ）、装置本体２の走行動作を反転動作と判定する。そして、上記の進行制御を停止して装置本体２の走行方向を１８０°反転するように走行部３を制御し（図７のステップＳ６）、離間制御の所定距離Ｌをオフセットした後（図７のステップＳ７）、離間制御及び進行制御を再開する。なお、この反転動作の間、清掃部５による清掃等の作業を継続していてよい。

一方、この寸法Ｅが、所定の動作限界値未満の場合（図９（２）や図９（３）参照）には（図７のステップＳ５：ＮＯ）、装置本体２の走行動作を停止動作と判定して、上記の離間制御及び進行制御を停止すると共に、清掃部５による清掃等の作業を停止する（図７のステップＳ８）。ここで、所定の到達距離Ｄや所定の動作限界値は、走行設定項目であり、例えば、初期設定値が用いられてもよく、あるいは、追従走行前に、コントロールパネル８及びその表示器４０を用いて設定可能としてもよい。なお、追従走行制御部３０は、所定の到達距離Ｄや所定の動作限界値の設定変更について、プログラム制御を用いたり、作業者の外部端末から通信によって受け付けたりすることにより、ランドマーク１０に対する自律走行装置１の反転位置や、ランドマーク１０の幅方向に対する自律走行装置１の停止位置を、延長又は短縮させてもよい。

識別認識制御において、追従走行制御部３０は、ランドマーク認識部２９で検出したランドマーク１０と装置本体２との間の距離が所定の到達距離Ｄに達した場合（図８（３）参照）には、ランドマーク認識部２９による認識結果に基づいてランドマーク１０の識別情報を得る。そして、追従走行制御部３０は、ランドマーク１０の識別情報と識別認識制御について設定した検出順序とに基づいて、追従走行が検出順序通りに行われているかを判定する（図１０のステップＳ１５）。

追従走行が検出順序通りでない場合には（図１０のステップＳ１５：ＮＯ）、制御部７に対して追従走行不可を示すエラー信号を出力して（図１０のステップＳ１６）、上記の離間制御及び進行制御を停止すると共に、清掃部５による清掃等の作業を停止する（図１０のステップＳ１７）。

一方、追従走行が検出順序通りである場合には（図１０のステップＳ１５：ＹＥＳ）、上記の位置認識制御と同様にして、装置本体２とランドマーク１０の端部の幅方向の位置関係を算出する。例えば、ランドマーク１０の幅方向の両端を認識すると共に、装置本体２の幅方向の中心からランドマーク１０の他方側の終端までの寸法Ｅを算出する。

この寸法Ｅが、所定の動作限界値以上の場合には（図１０のステップＳ１８：ＹＥＳ）、装置本体２の走行動作を反転動作と判定する。そして、上記の進行制御を停止して装置本体２の走行方向を１８０°反転するように走行部３を制御し（図１０のステップＳ１９）、離間制御の所定距離Ｌをオフセットした後（図１０のステップＳ２０）、離間制御及び進行制御を再開する。

一方、この寸法Ｅが、所定の動作限界値未満の場合には（図１０のステップＳ１８：ＮＯ）、上記の位置認識制御とは異なり、ランドマーク１０に対して設定された走行動作を判定する（図１０のステップＳ２１）。

ここで、ランドマーク１０に対する走行動作として継続動作が設定されている場合には（図１０のステップＳ２１：ＮＯ）、上記のステップＳ１９、Ｓ２０と同様にして進行制御を停止して装置本体２の走行方向を１８０°反転するように走行部３を制御した後、離間制御及び進行制御を再開する。

また、ランドマーク１０に対する走行動作として停止動作が設定されている場合には（図１０のステップＳ２１：ＹＥＳ）、上記の離間制御及び進行制御を停止すると共に、清掃部５による清掃等の作業を停止する（図１０のステップＳ１７）。

次に、教示走行の詳細を、図１１の教示走行動作例及び図１２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、教示走行モードにおける追従基準側の決定は、上記した追従走行モードと同様に行われる。

また、教示走行制御部３１は、コントロールパネル８のメインスイッチ３７が手動に切り換えられると共に学習スイッチ３８が操作されたとき（ステップＳ３１）、教示走行を開始する。この教示走行では、手動操作モードと同様にして、図１１（１）に示すように、作業者の手動操作入力に基づいて走行部３が装置本体２を走行させる（ステップＳ３２）。

教示走行制御部３１は、教示走行の間に、計測部６及び地図作成部３２を作動させて、計測部６の計測結果に基づいて地図作成部３２によって最初の走行経路（教示走行ルート）及びその周囲を含む環境地図を作成させると共に、最初の走行経路に沿う追従基準側の基準線を決定する（ステップＳ３３）。追従基準側の基準線は、基本的には、追従基準側の壁面等の連続した物体に沿う線を基準とし、図１１（２）に示すように、追従基準側に不連続の壁面がある場合には、不連続の壁面を繋げた線を設け、追従基準側に壁面に近接する障害物（例えば、柱等の凸部や置物等）がある場合には、障害物を回避した線を設けて構成される。あるいは、追従基準側の基準線は、追従基準側の壁面等の連続した物体に沿う線を基準とし、この線を手動操作による最初の走行経路に基づいて補正して構成してもよい。

更に、教示走行制御部３１は、教示走行の間に、手動操作入力に基づいて清掃部５による清掃等の作業が行われる場合、コントロールパネル８の清掃条件設定キー４２の手動操作入力に応じて設定された清掃部５の清掃条件を、最初の走行経路における位置と対応付けてメモリ２４に記憶させる。

教示走行制御部３１は、教示走行において、計測部６による周辺環境の計測結果及びランドマーク認識部２９によるランドマーク１０の認識結果に基づいて、装置本体２の走行を教示走行から追従走行モードと同様の追従走行へと移行する移行制御を行う。

この移行制御において、教示走行制御部３１は、ランドマーク認識部２９がランドマーク１０を認識していない場合には（ステップＳ３４：ＮＯ）、教示走行制御部３１は、手動操作による教示走行を継続する（ステップＳ３２、Ｓ３３）。

一方、教示走行制御部３１は、ランドマーク認識部２９がランドマーク１０を認識すると（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、計測部６による計測結果に基づいて、装置本体２からランドマーク１０までの追従基準側の壁面等の環境情報を取得する。教示走行制御部３１は、取得した環境情報に基づいて、追従基準側における分岐や曲率の有無及び障害物等による壁面の凸凹の状況等を総合的に判断し、自律走行装置１が自動操作切換許可通知エリア内にあるか否かを判定する（ステップＳ３５）。換言すれば、教示走行制御部３１は、装置本体２とランドマーク１０との間の自律走行が可能か否か、例えば、装置本体２とランドマーク１０との間の追従基準側に、基準にできる壁面等の物体があるか否かを判定する。なお、ランドマーク１０よりも所定の到達距離Ｄだけ装置本体２側の位置を到達位置とするとき、この自動操作切換許可通知を発することができる点（自律走行が可能と判定した位置）から到達位置までのエリアを自動操作切換許可通知エリアとする（図１１（３）参照）。

そして、教示走行制御部３１は、自動操作切換許可通知エリア内と判定した場合には（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、コントロールパネル８の表示器４０等を用いて作業者に自動操作切換許可通知を発行する（ステップＳ３６）。

一方、教示走行制御部３１は、自動操作切換許可通知エリア内と判定していない場合には（ステップＳ３５：ＮＯ）、ランドマーク１０と装置本体２との間の距離が所定の到達距離Ｄに達していなければ（ステップＳ３７：ＮＯ）、手動操作による教示走行を継続する（ステップＳ３２、Ｓ３３）。

しかし、自動操作切換許可通知エリア内と判定できずに（ステップＳ３５：ＮＯ）、ランドマーク１０と装置本体２との間の距離が所定の到達距離Ｄに達した場合には（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、手動操作によって自律走行装置１を１８０°反転させた後（ステップＳ３８）、教示走行を継続する（ステップＳ３２、Ｓ３３）。なお、手動操作による反転がない場合には、エラー信号を出力してもよく、あるいは、強制的に自動操作による反転を行ってもよい。

また、上記の自動操作切換許可通知の発行後（ステップＳ３６）、自動操作切換許可通知エリア内でコントロールパネル８のメインスイッチ３７が「自動」に切り換えられると（ステップＳ３９：ＹＥＳ）、教示走行制御部３１は、装置本体２の走行を教示走行から追従走行モードの離間制御及び進行制御による追従走行へと移行する（図７のステップＳ２又は図１０のステップＳ１２）。

例えば、追従走行制御部３０は、メインスイッチ３７が「自動」に切り換えられた後、最初の走行経路において、上記のような進行制御を行い、ランドマーク１０と装置本体２との間の距離が所定の到達距離Ｄに達すると、進行制御を停止して装置本体２の走行方向を１８０°反転するように走行部３を制御した後、離間制御及び進行制御を再開する。また、この移行後の追従走行（教示走行後の追従走行モードでの追従走行）では、追従走行制御部３０は、離間制御については、基準線から他方側へと所定距離Ｌを離して装置本体２の位置を保つように行う。更に、追従走行制御部３０は、教示走行後の追従走行において、教示走行ルートに対応付けてメモリ２４に記憶した清掃条件に基づいて清掃作業を行うように清掃部５を制御する。これにより、自律走行装置１は、図１１（３）の基準線に基づく追従走行ルートに示すように、第１の屏風型ランドマーク１０ａと第２の屏風型ランドマーク１０ｂとの間で往復走行を繰り返す。

一方、上記の自動操作切換許可通知の発行後（ステップＳ３６）、自動操作切換許可通知エリア内でコントロールパネル８のメインスイッチ３７が「自動」に切り換えられない場合には（ステップＳ３９：ＮＯ）、手動操作によって自律走行装置１を１８０°反転させた後（ステップＳ３８）、教示走行を継続する（ステップＳ３２、Ｓ３３）。なお、手動操作による反転がない場合には、エラー信号を出力してもよく、あるいは、強制的に自動操作による反転を行ってもよい。

また、追従基準側の壁面に近接する障害物を回避するために最初の走行経路が蛇行して障害物前後の壁面よりも膨らんでいる場合、追従走行制御部３０は、図１１（４）に示すように、離間制御において、この蛇行による２列目以降の走行経路の膨らみを抑制してもよい。例えば、追従走行制御部３０は、２列目以降の走行経路の離間制御において、蛇行に対応する箇所でフィルター等をかけてオフセットする（オフセット距離Ｌ２よりも短い距離を伸ばす）ことで、蛇行による膨らみが抑制される。

あるいは、教示走行において障害物を回避中であることをコントロールパネル８等によって入力可能にしてもよい。作業者が障害物の回避を自律走行装置１に入力した場合、教示走行制御部３１は、障害物を回避したときの基準線の蛇行箇所の開始点と終了点を直線で結んで、障害物前後の壁面が連続した代替基準線を作成する。そして、追従走行制御部３０は、２列目以降の走行経路の離間制御を代替基準線に基づいて行うことで、蛇行による膨らみが抑制される。

なお、この代替基準線は、２列目以降の走行経路と障害物との間で安全距離Ｌ１が確保されてから採用される。例えば、代替基準線に基づく離間制御による２列目の走行経路と障害物との距離が安全距離Ｌ１未満である場合には、代替基準線の作成はエラーとなり、２列目の走行経路の離間制御は、基準線に基づいて又はフィルターをかけて行われる。３列目以降の走行経路についても、同様に安全距離Ｌ１の判定が行われる。

更に、上記の代替基準線は、コントロールパネル８によって作成可能にしてもよい。例えば、コントロールパネル８において、環境地図や最初の走行経路及び基準線を表示し、この基準線に対して蛇行箇所の開始点と終了点の入力、又は開始点と終了点を結んだ直線を入力可能とする。そして、教示走行制御部３１は、これらの入力に基づいて、上記と同様に代替基準線を作成する。なお、このような代替基準線の入力作成は、コントロールパネル８に限定されず、自律走行装置１と無線又は有線で接続された外部端末を用いて可能にしてもよい。

上述のように、本実施形態によれば、自律的な走行が可能な自律走行装置１は、装置本体２と、装置本体２を走行させる走行部３と、装置本体２の走行経路上で作業を行う清掃部５（作業部）と、装置本体２とこの装置本体２の周囲の物体との位置関係を計測する計測部６と、計測部６による計測結果に基づいて、走行経路上の予め設定された繰り返し形状を、走行エリアＡを区切るランドマーク１０として認識するランドマーク認識部２９と、走行エリアＡの一方側を追従基準側とし、計測部６の計測結果に基づいて追従基準側から走行エリアＡの他方側へと所定距離Ｌを離して装置本体２の位置を保ちつつ、装置本体２を進行方向へと走行させるように自動的に走行部３を動作させる追従走行を行う制御部７（追従走行制御部３０、教示走行制御部３１）と、を備える。そして、制御部７は、追従走行においてランドマーク認識部２９がランドマーク１０を認識した場合に、装置本体２の幅方向（進行方向に直交する方向）のランドマーク１０の幅方向の端部との位置関係に応じて装置本体２の走行動作を判定する。この走行動作の判定が反転の場合には、進行方向を反転させると共に、所定距離Ｌを他方側にオフセットして装置本体２を走行させるように走行部３を制御する。この走行動作の判定が停止の場合には、装置本体２を停止させるように走行部３を制御する。

このような構成により、本実施形態に係る自律走行装置１では、走行エリアＡの事前入力や、環境地図の作成及び自己位置の把握を伴う高度なシステムを用いることなく、走行エリアＡを随時把握して確実に自動的な作業を行うことができる。また、自律走行装置１は、ランドマーク１０の位置に合わせて走行するため、作業エリアのレイアウト変動があった場合でも、作業者は、ランドマーク１０の位置を変えるという簡易な手法で即座に走行エリアＡを変えることができ、作業エリアのレイアウト変動に対応することができる。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、ランドマーク認識部２９は、所定間隔で頂点を有する屏風形状に構成されると共に進行方向を横断する方向に延びて走行経路上に配置されてこの横断する方向に繰り返し形状を有するランドマーク１０を認識する。

このような構成により、ランドマーク認識部２９は、他の形状との誤認識が生じ難い繰り返し形状をランドマーク１０として認識するため、明確に走行エリアＡを認識することが可能となる。また、ランドマーク１０は、移動可能且つ伸縮自在に構成できるため、走行エリアＡの範囲を容易且つ任意に調整する事ができる。

なお、本実施形態では、ランドマーク認識部２９が屏風型ランドマーク１０を認識する例を説明したが、ランドマーク認識部２９は、自律走行装置１の進行方向を横断する方向に延びて走行経路上に配置されることで横断する方向に繰り返し形状であれば、屏風形状に限定されず、ランドマーク１０として認識する。

例えば、他の実施形態では、ランドマーク認識部２９は、図１３に示すように、所定間隔で目印５１ａを有するスクリーン状に構成されたスクリーン型ランドマーク５０を認識する。スクリーン型ランドマーク５０は、スクリーン部材５１と、２つの支持部材５２とによって、所謂バリアリール、ベルトパーテーション等のように構成される。

スクリーン部材５１は、薄く細長い、柔軟性を有するシートやテープ、ベルト等からなり、その長手方向に所定間隔で開口や反射材等からなる複数の目印５１ａを設ける。スクリーン部材５１は、目印５１ａを有する短いシートを複数つなげて構成されてもよい。図１３では、四角形状の目印５１ａを備えるが、目印５１ａの形状は四角形に限定されず、円形や他の形状でもよい。スクリーン部材５１は、周囲障害物センサ２２から投射された赤外線等のレーザーに対して、目印５１ａと他の部分とで異なる反射を生じることにより、周囲障害物センサ２２が反射を検知したときに、複数の目印５１ａからなる繰り返し形状として検出する。

各支持部材５２は、取付部５２ａと、柱部５２ｂと、台座５２ｃとからなり、柱部５２ｂの下端を台座５２ｃの上面に取り付けることで直立して設定される。２つの支持部材５２の取付部５２ａは、スクリーン部材５１の両端をそれぞれ取り付けるものであり、スクリーン部材５１が計測部６のセンサ位置（例えば、高さ３００ｍｍ）に配置されるように、柱部５２ｂに取り付けられる。取付部５２ａは、スクリーン部材５１を巻尺のように内部に自動巻き取り可能に構成される。例えば、一方の支持部材５２の取付部５２ａは、スクリーン部材５１の基端を固定して支持すると共にスクリーン部材５１を巻き取り可能に構成され、他方の支持部材５２の取付部５２ａは、スクリーン部材５１の先端を取り外し可能に支持する。

なお、スクリーン型ランドマーク５０は、ランドマーク５０毎に異なるＱＲコード（登録商標）等の識別情報（例えば、識別情報を貼付又は表示したボード等）を、支持部材５２（例えば、取付部５２ａの上端等）に取り付け可能に構成されてもよい。自律走行装置１は、計測部６に搭載されるカメラ等でランドマーク５０から識別情報を読み取り可能に構成され、また、メモリ２４等に識別情報を記憶していて、両者を比較することで、ランドマーク５０を識別可能となる。

このようなスクリーン型ランドマーク５０でも、屏風型ランドマーク１０と同様に、他の形状と誤認識が生じ難い繰り返し形状がランドマーク認識部２９によってランドマーク５０として認識されるため、明確に走行エリアＡを認識することが可能となる。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、ランドマーク認識部２９は、複数種類の繰り返し形状を識別することで、複数種類の繰り返し形状のそれぞれに対応する複数種類のランドマーク１０を識別する。

このような構成により、走行エリアＡの各位置でのランドマーク１０を識別することができる。例えば、走行開始側の第１の屏風型ランドマーク１０ａと折り返し側の第２の屏風型ランドマーク１０ｂとを配置した場合、ランドマーク認識部２９は、第１の屏風型ランドマーク１０ａと第２の屏風型ランドマーク１０ｂとを識別して認識する。そのため、ランドマーク認識部２９による検出順序を、第１の屏風型ランドマーク１０ａ、第２の屏風型ランドマーク１０ｂの交互の順序に設定しておくことにより、この検出順序で検出されなかった場合に、走行経路に問題があると判断することができ、自律走行装置１の自動的な作業が問題なく実行されているかを判断することができる。

更に、本実施形態に係る自律走行装置１において、制御部７は、複数種類の繰り返し形状毎に異なる走行動作の判定を識別して認識する。

このような構成により、走行エリアＡにおける自律走行装置１の走行動作を任意に決めることができる。例えば、第１の屏風型ランドマーク１０ａと第２の屏風型ランドマーク１０ｂとの内、自律走行装置１を停止させる側のランドマーク１０を指定して事前に設定することができ、作業者の便宜に応じた位置で自律走行装置１を停止させることができる。また、ランドマーク認識部２９は、表面と裏面とで異なる繰り返し形状を有する１つのランドマーク１０を識別することもできる。例えば、走行エリアＡ（作業エリア）が体育館等の単純な長方形の場合、ランドマーク認識部２９がランドマーク１０の表側を識別した場合に、制御部７にランドマーク１０の表側をスタート側と識別され、一方、ランドマーク認識部２９がランドマーク１０の裏側を識別した場合に、制御部７にランドマーク１０の裏側を停止側と識別させることもできる。これによって、１つのランドマーク１０のみを使用して、自律走行装置１は、作業エリア内での壁面に対する追従走行を繰り返し行い、作業エリアを塗りつぶすように作業を実施することが可能となる。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、制御部７は、追従走行において、計測部６の計測結果に基づいて装置本体２より追従基準側の物体を検出し、追従基準側の物体から他方側へと所定距離を離して装置本体２の位置を保つように制御する。

このような構成により、自律走行装置１から見て追従基準側にある壁面等の物体に沿った追従走行となって、追従走行が蛇行等せずに安定する。

更に、本実施形態に係る自律走行装置１において、制御部７は、走行エリアＡの最初の走行経路での装置本体２の走行を、手動操作入力により走行部３を動作させて行うと共に、計測部６の計測結果に基づいて最初の走行経路及びその周囲を含む環境地図を作成し、環境地図に基づいて追従基準側の基準線を定める教示走行を行う。そして、制御部７は、教示走行の後で追従走行へと移行し、移行後の追従走行では、基準線から他方側へと所定距離を離して装置本体の位置を保つように制御する。

このような構成により、自律走行装置１から見て追従基準側で、壁面が凸凹やカーブのある不規則な形状を有したり途中の通路等で途切れたりする場合でも、走行エリアＡの１列目の走行経路のみを手動操作で走行させるだけで、２列目移行の走行経路では、このような不規則な壁面に合わせて自律走行装置１を自律走行させることができ、自動的な作業を行うことができる。これにより、不規則な壁面に起因するエラー停止を回避して、自律走行装置１による自律走行及びそれに伴う自動的な作業を継続することができる。また、走行経路が不規則となる場合でも、複雑な走行経路や環境地図の入力をする必要がない。

なお、本実施形態では、不規則な壁面の場合に、２列目以降の走行経路における自律走行及びそれに伴う自動的な作業を、上記したような基準線に基づいて行う例を説明したが、これに限定されない。例えば、手動操作による１列目の走行経路、即ち、教示走行ルート又は不規則な壁面に基づいて補正した教示走行ルートに基づいて、２列目以降の走行経路における自律走行及びそれに伴う自動的な作業を行ってもよい。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、上記した作業部は、手動操作入力及び自動操作入力に基づく清掃作業が可能な清掃部５であり、制御部７は、追従走行において、自動操作入力によって清掃作業を行うように清掃部５を制御する。

このような構成により、自律走行装置１は清掃作業を自律的に行うことで、速く正確に床面を清掃することができ、床面清掃にかかる人手を減らすことができる。本実施形態では、清掃部５は、洗浄用部材１７、洗浄液供給部１８及び吸引部１９を有する湿式の清掃機構で構成される例を説明したが、清掃部５は、この例に限定されず、乾式の清掃機構で構成されてもよい。乾式の清掃機構の清掃部５は、例えば、洗浄パッドや洗浄ブラシ等の洗浄用部材と、床面より塵埃をバケットに回収する吸込み口と、吸引ブロアからなる塵埃回収部とで構成される。

このように、本発明の実施形態による自律走行装置１によれば、不規則なフロアレイアウトや走行ルートについて事前入力や変動に伴う再入力等の煩雑な操作を必要とせずに、所望の作業エリア内の自律走行及びそれに伴う作業を簡単な取り扱いによって継続することができ、且つ安価に構成することができる。

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う自律走行装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

本発明は、手動操作及び自動操作に応じた走行が可能な自律走行装置とそれと一体的に構成した業務用の自動床面洗浄・清掃装置等に好適に利用することができる。

１ 自律走行装置
２ 装置本体
２ａ ランドマーク収納部
３ 走行部
４ ハンドル部
５ 清掃部（作業部）
６ 計測部
７ 制御部
８ コントロールパネル
９ 電源装置
１０ ランドマーク
１０ａ Ｗ型ランドマーク（第１の屏風型ランドマーク）
１０ｂ Ｍ型ランドマーク（第２の屏風型ランドマーク）
１０ｃ 警告文
２１ 移動量センサ
２２ 周囲障害物センサ
２２ａ 計測可能範囲
２４ メモリ
２８ モード切換部
２９ ランドマーク認識部
３０ 追従走行制御部
３１ 教示走行制御部
３２ 地図作成部
３７ メインスイッチ
３８ 学習スイッチ
３９ 清掃運転スイッチ
４０ 表示器
４１ 十字キー
５０ スクリーン型ランドマーク
５１ スクリーン部材
５１ａ 目印
５２ 支持部材

Claims (7)

1. 自律的な走行が可能な自律走行装置であって、
   装置本体と、
   前記装置本体を走行させる走行部と、
   前記装置本体の走行経路上で作業を行う作業部と、
   前記装置本体と該装置本体の周囲の物体との位置関係を計測する計測部と、
   前記計測部による計測結果に基づいて、前記走行経路上の予め設定された繰り返し形状を、走行エリアを区切るランドマークとして認識するランドマーク認識部と、
   前記走行エリアの一方側を追従基準側とし、前記計測部の計測結果に基づいて前記追従基準側から前記走行エリアの他方側へと所定距離を離して前記装置本体の位置を保ちつつ、前記装置本体を進行方向へと走行させるように自動的に前記走行部を動作させる追従走行を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記追従走行において前記ランドマーク認識部が前記ランドマークを認識した場合に、前記装置本体の進行方向に直交する方向の前記ランドマークの幅方向の端部との位置関係に応じて前記装置本体の走行動作を判定し、前記走行動作の判定が反転の場合には、前記進行方向を反転させると共に、前記所定距離を前記他方側にオフセットして前記装置本体を走行させるように前記走行部を制御し、前記走行動作の判定が停止の場合には、前記装置本体を停止させるように前記走行部を制御することを特徴とする自律走行装置。
2. 前記ランドマーク認識部は、所定間隔で頂点を有する屏風状及び／又は所定間隔で目印を有するスクリーン状に構成されると共に前記進行方向を横断する方向に延びて前記走行経路上に配置されて前記横断する方向に繰り返し形状を有する前記ランドマークを認識することを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。
3. 前記ランドマーク認識部は、複数種類の前記繰り返し形状を識別することで、前記複数種類の繰り返し形状のそれぞれに対応する複数種類の前記ランドマークを識別することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自律走行装置。
4. 前記制御部は、前記複数種類の繰り返し形状毎に異なる前記走行動作の判定を識別して認識することを特徴とする請求項３に記載の自律走行装置。
5. 前記制御部は、前記追従走行において、前記計測部の計測結果に基づいて前記装置本体より前記追従基準側の物体を検出し、前記追従基準側の物体から前記他方側へと所定距離を離して前記装置本体の位置を保つように制御することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自律走行装置。
6. 前記制御部は、前記走行エリアの最初の走行経路での前記装置本体の走行を、手動操作入力により前記走行部を動作させて行うと共に、前記計測部の計測結果に基づいて前記最初の走行経路及びその周囲を含む環境地図を作成し、前記環境地図に基づいて前記追従基準側の基準線を定める教示走行を行い、更に、前記教示走行の後で前記追従走行へと移行し、移行後の前記追従走行では、前記基準線から前記他方側へと所定距離を離して前記装置本体の位置を保つように制御することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自律走行装置。
7. 前記作業部は、手動操作入力及び自動操作入力に基づく清掃作業が可能な清掃部を備え、
   前記制御部は、前記追従走行において、自動操作入力によって前記清掃作業を行うように前記清掃部を制御することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自律走行装置。

Images