JP2018106695A - 自律走行する移動車の動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲環境２内で自律走行する、特に掃除ロボットである移動車１の動作のための方法を提示する。【解決手段】周囲環境２内で自律走行する、特に掃除ロボットである移動車１の動作のための方法であって、前記移動車１が前記周囲環境２内で移動中に障害物３についての周囲環境データを検知し、前記移動車１が、検知された前記周囲環境データを周囲環境マップ４のマップデータと比較することに基づいて前記周囲環境２内における現在の位置と向きを認知しかつ前記周囲環境マップ４に基づいて前記周囲環境２内を移動し、前記周囲環境マップ４が前記移動車１の表示装置５上に表示される。前記移動車１の移動中にその表示面が実質的に水平に向けられた前記表示装置５上に前記周囲環境マップ４が表示され、前記周囲環境マップ４の向きが、前記周囲環境２内の前記移動車１の認知された向きに応じて変更させられる。【選択図】図２

Description

本発明は、周囲環境内で自律走行する移動車、特に掃除ロボットの動作のための方法に関し、その移動車は、周囲環境内を移動中に障害物に関するデータを検知し、その移動車は、検知されたデータを周囲環境マップのマップデータと比較することによって周囲環境内におけるその現在の位置と向きを認知しかつ周囲環境マップに基づいて周囲環境内を走行し、移動車の表示装置上に周囲環境マップが表示される。

さらに本発明は、周囲環境内で自律走行する移動車、特に掃除ロボットに関し、その移動車は、周囲環境内の障害物に関する周囲環境データの検知のために検知装置を有し、そしてその移動車は、検知された周囲環境データを周囲環境マップのマップデータと比較することによって周囲環境内の移動車の現在の位置と向きを認知しかつ周囲環境マップに基づいて周囲環境内を走行するように構成されたナビゲーション装置を有し、そしてその移動車は、周囲環境マップを表示するための表示装置を有する。

自律走行する移動車は公知技術である。掃除ロボットとして構成されたそのような移動車は、例えば、特許文献１に開示されている。それには、マンマシンインタフェースを具備する掃除ロボットが記載され、それは掃除ロボットのハウジング上に形成された表示装置を有することができる。表示装置には、掃除ロボットの作業動作に関する情報を表示することができ、とりわけ掃除環境に関する情報を、例えば周囲環境マップの態様で表示できる。

さらに、特に例えば特許文献２及び特許文献３からも、例えば光源と受信ユニットを具備する光学式三角測量システムを有する検知装置を備えた掃除ロボットのような自律走行する移動車を設けることが公知である。周囲環境の部分領域、例えば住居内の部屋を移動中に検知装置が障害物までの距離を計測し、それが周囲環境マップの作製のためのベースの役割を果たす。計測された障害物までの距離によって移動車は、障害物と衝突しないように適切な切替又は回避の動きにより対応することができる。

三角測量システムに加えて、障害物を検知するための更なる検知装置が公知であり、例えば超音波センサ、接触センサ、カメラシステムなどである。さらに、オドメトリセンサを用いて移動車の走行経路を計測することによって走行距離と方向を決定できることも公知である。

移動車が、特に掃除ロボットであって周囲環境マップを表示する表示装置を有する場合、ユーザは、（周囲環境内における移動車の現在の向きに従って）表示された周囲環境マップを、実際の空間における周囲環境の向きに応じて意識的に理解するために、周囲環境マップの表示を勘考しなければならないという問題がある。これは、移動車のユーザにとって不便であり、移動車の走行を手動制御する場合に誤りを生じる可能性がある。

独国特許出願公開第10 2012 109 004号公報 独国特許出願公開第10 2008 014 912号公報 独国特許出願公開第10 2011 000 250号公報

従って、本発明の目的は、自律走行する移動車の動作のための方法、又は、そのような自律走行する移動車を実現することであり、その場合、移動車が方向を変更した際にもユーザが極めて容易かつ速やかに自らを方向付けできるように、周囲環境マップの表示が最適化される。

上記目的を達成するために、周囲環境内で自律走行する移動車の動作のための方法が提示され、その場合、移動車の移動中にその表示面が実質的に水平に向けられた表示装置上に周囲環境マップが表示され、かつその場合、周囲環境マップの向きが、周囲環境内で認知された移動車の向きに応じて変更させられる。

この本発明の実施形態においては、表示装置上に表示された周囲環境マップが、表示装置又は移動車のハウジングに対して一定の向きを有していない。その替わりに、表示された周囲環境マップの向きが、周囲環境内における移動車の現在の向き、すなわち移動車の現在の移動方向により変化する。移動車がその移動方向を変更した場合、同時に、移動車に表示された周囲環境マップの向きも変更されることにより、ユーザは周囲環境マップを改めて勘考する必要が無くなる。さらに、表示装置の表示面、すなわち周囲環境マップも実質的に水平でありかつ／又は移動車が移動する床面に平行に向いている。この場合、水平方向とは、同様に水平な移動車の向き又はその一般的な移動方向のことをいう。もし、移動車が、例えば床の勾配による登り面及び降り面にあるとき、表示面もこの登り面又は降り面に沿うことはいうまでもない。従って、移動車を上方から見ている移動車のユーザは、周囲環境マップに表示された周囲環境を非常に容易な態様で認識でき、自らをその中で方向付けることができる。実行される表示の向きの変更を決定するために、移動車の検知装置により記録された周囲環境データ、例えばレーザ距離センサ、オドメトリセンサなどのデータから、周囲環境内における移動車の現在の位置と向きが決定され、そして、表示される周囲環境マップの向きのために用いられる。

特に、表示された周囲環境マップの向きが周囲環境の空間的向きと一致するように、周囲環境マップが常に表示されることが提示される。移動車の方向転換毎に周囲環境のグラフィック表示も修正されることによって、表示の向きが周囲環境の空間的向きと常に一致する。従ってユーザは、空間的方向に関係なく移動車に配置された表示装置を見ており、周囲環境マップに示された空間的方向は、常に実際の空間的方向のままに留まり、その実際の空間的方向でユーザは同時に周囲環境も見ている。従って、表示装置上に表示された周囲環境マップは、実際の周囲環境の縮小イメージであり、表示された空間的方向に関して現実と一致している。従って、周囲環境内での移動車又はユーザの位置付けが、極めて容易に行われる。もしユーザが、例えば、その視野において表示面の上縁にあるルームドアを見ているならば、このルームドアは、周囲環境において実際にもその前方に位置している。従って、ユーザにとって使い勝手が非常によい。

さらに、移動車の現在の位置が周囲環境マップに表示されることが、提示される。この手法は、周囲環境マップ内でのユーザの方向付けをさらに簡易とする。従ってユーザは、移動車が正確に周囲環境内のどこにあるかという情報を受け取る。加えて、ユーザはまた、彼自身が周囲環境内のどこに居るかという情報を受け取る。なぜなら、移動車は必然的に彼の視野内にあるからである。移動車の位置は、特定の記号、フラグ、移動車のモデルなどにより表示することができる。例えば、そのモデルが移動車の平面図である場合、その平面図もまた向きを有し、それは移動車の実際の空間的向きと一致していることが推奨される。

移動車が、周囲環境内で掃除作業を行うことが提示できる。この実施形態においては、移動車が例えば掃除ロボットであり、それは吸引及び／又は拭き掃除ロボットとして構成されている。移動車が既に掃除作業の実行中であり、よってそれに関係する移動中に周囲環境データを検知し、それは周囲環境マップの作製に用いられる。

さらにこの観点において、周囲環境の少なくとも部分領域の現在の掃除状態及び／又は周囲環境の部分領域における掃除状態に関係する情報が、周囲環境マップに表示される。従って周囲環境は、例えば部分領域に分割して表示することができ、部分領域は、個々の部分領域が移動車により既に掃除されたか又は未だ掃除を必要としているか又は掃除中であるか否かかつ／又はそれはいつであるかの情報を付加される。従って、周囲環境マップに存在する周囲環境データは、部屋及び／又は障害物の情報の純粋な表示を超えるものとなる。よってユーザは、各部分領域について既に掃除されたか未だ掃除を必要とするかのいずれかを容易に区別することができる。例えば、各部分領域が最後に掃除された時刻又は次に掃除される時刻についての情報も含むことができる。さらに、掃除状態に関する情報が特別な事象を含むことができ、例えば掃除を中止した理由、例えば家具が部分領域へのアクセスを妨げた、などである。

周囲環境の少なくとも部分領域で実行されるべきかつ／又は既に実行された掃除作業の種類が、周囲環境マップ内に表示されることが提示される。従ってこの表示により、周囲環境マップ内に、移動車が既に行ったか又は未だ行っていない様々な掃除種類、例えば乾式掃除、湿式掃除などが表示される。これは特に、移動車が、組合せによる吸引／拭き掃除装置である場合に推奨される。

特に、異なる掃除状態及び／又は異なる掃除作業の種類が、周囲環境マップ内に異なる色、パターン及び／又は明度レベルで表示されることが提示される。このことはユーザにとって、周囲環境マップ内の方向付けと、なお掃除が必要とされる周囲環境の部分領域の識別とをさらに容易とする。

移動車が、検知された周囲環境データから周囲環境マップを作製することが提示される。従って、移動車自体が内部の周囲環境マップを作製し、それは、周囲環境内の移動を継続することによって周囲環境データにより益々拡張される。検知装置により記録された周囲環境データから周囲環境マップを作製するために、好適には移動車が、上述した演算装置を有する。

それに替えて、移動車のユーザが周囲環境マップを移動車に送信することも提示することができる。この場合、周囲環境マップは移動車自体によって作製されず、外部装置又はユーザ入力により作製される。例えば、周囲環境マップを、例えばモバイルフォン、ＰＣ、サーバなどの外部装置に記憶させ、そしてそれを移動車に送信することができる。移動中の移動車は、この予め用意された周囲環境マップにアクセスし、周囲環境マップに登録された周囲環境データを、現時点で検知装置により計測された周囲環境データと比較することにより、自らを方向付ける。

上述した方法に加えて、本発明は、周囲環境内で自律走行する移動車、特に掃除ロボットを提示し、その移動車が、周囲環境内の障害物に関する周囲環境データを検知するための検知装置を有し、かつ移動車がナビゲーション装置を有し、そのナビゲーション装置は、検知された周囲環境データを周囲環境マップのマップデータと比較することに基づいて周囲環境内における移動車の現在の位置と向きを認知しかつ周囲環境マップに基づいて周囲環境内を移動するように構成されており、その場合、移動車が周囲環境マップを表示するための表示装置を有し、その表示装置の表示面は、移動中の移動車の向きにおいて実質的に水平に向けられており、かつ移動車が演算装置を有し、その演算装置は、周囲環境内で認知された移動車の向きに応じて表示装置上の周囲環境マップの向きを変更するように構成されている。

上述した移動車、特にそのように構成された掃除ロボットは、上述した方法を実行し、かつ、表示された周囲環境マップの向きが周囲環境の空間的向きと常に一致するように表示装置上に表示された周囲環境マップを常に変更するために適切である。

図１は、本発明による自律走行する移動車である。 図２は、周囲環境内で第１の移動方向に移動中の移動車を示す。 図３は、図２に示した移動車の拡大図を示す。 図４は、周囲環境内で第２の移動方向に移動中の移動車を示す。 図５は、図４に示した移動車の拡大図を示す。

以下、実施例を示した図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、ここでは掃除ロボットとして構成されている、周囲環境２内で自律走行する移動車１を示す。移動車１は、ハウジング７を有し、その上面に表示装置５を形成されている。さらに、移動車１は、周囲環境２内での走行のためにモータ駆動される車輪８と、掃除作業を行うための１又は複数のブラシ９とを有する。さらに移動車１は、ここでは三角測量装置として構成されている検知装置６を有する。検知装置６は、検知面内で３６０度の角度範囲、すなわち移動車１の全周囲に亘って計測を行えるように構成されかつ設定されている。検知装置６は、ここでは三角測量装置として機能することによって、三角測量装置のレーザにより発せられた光線がハウジング７の孔を通過して出て行き、移動車１の３６０度の角度範囲に亘る周囲環境２を走査する。光線が障害物に当たったとき、少なくとも一部が反射され、そして検知装置６の、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳチップであるセンサに当たる。検知装置６と光線を反射した障害物３との間の距離に応じて、反射光がチップ上の異なる位置に当たる。この位置に基づいて、移動車１までの障害物３の距離が決定される。図示しないが、移動車１は、検知装置６の隣にオドメトリ計測装置を有し、それは車輪８を設けられ、かつ移動距離と移動方向を計測する。移動車１は、内部メモリと演算装置とを有し、それらを用いて移動車１の周囲環境２の周囲環境マップ４を作製することができる。この周囲環境マップ４に基づいて、移動車１は周囲環境２内で方向付けを行い、そして、例えば住居内の目標とする床掃除のための移動経路の計画をたてる。周囲環境マップ４を作製するために、オドメトリ計測装置により記録された計測データが、検知装置６の周囲環境データと比較される。作製された周囲環境マップ４は、移動車１のユーザに対して移動車１の表示装置５上に表示される。

図２は、周囲環境２の例、すなわちここでは複数の部屋１０を有する住居の一部を示している。部屋１０には、様々な障害物３が存在し、すなわち一方では例えば椅子、キャビネット、キッチン家具などの家具であり、また他方では例えば壁、ドア、掃き出し窓などの部屋の境界である。図２においては、移動車１は、紙面上で紙面の下縁に向かう方向（矢印）に移動している。この場合、表示装置５上に表示された周囲環境マップ４は、周囲環境マップ４に示された部屋１０及び障害物３の空間的配置が実際の周囲環境状況に一致するように向いている。すなわち紙面上で右上に配置された部屋１０は、周囲環境マップ４でも右上に表示されることにより、移動車１の側に立っているユーザは非常に容易かつ便利に周囲環境マップ４内で自らを方向付けることができ、そして、更なる勘考に時間を費やす必要なく直接的に部屋１０及び障害物３の位置と向きを認知できる。

移動車１の演算装置は、周囲環境マップ４に登録されている部屋１０及び障害物３を、現時点で検知装置６により計測された部屋１０及び障害物３と比較する。周囲環境データが合致したならば、演算装置は、周囲環境２内の移動車１の現在の位置及び向きの結果を導出することができる。その後、表示装置５上に表示された周囲環境マップ４は、表示された周囲環境マップ４の向きが周囲環境２の空間的向きと一致するように回転させられる。加えて、周囲環境マップ４内に情報も表示することができ、それは周囲環境２の部屋１０及び障害物３の幾何学的配置のみに関するものではない。例えば各部屋１０についての掃除状態、例えば「まだ掃除されていない」又は「既に掃除済み」を示すことができる。さらに、既に行った又は未だ行っていない掃除作業の種類、例えば「湿式掃除」又は「乾式掃除」の情報を保持することができる。さらに、部屋１０が掃除された時間及び／又は未だ掃除中である時間を示すことができ、掃除を行うことができないこと及び／又はその理由（例えば障害物３の存在）を示すことができる。この情報は、異なる色、パターン、明度レベルなどの形態で表示することができる。さらにここでも、周囲環境マップ４における移動車１の現在の位置及び向きが表示される。その表示は、平面図に移動車１を示す記号の形態で行う。さらに方向付けを便利にするために、この記号を点滅させたり目立つ色にしたりすることができる。

図３は、図２に示した移動車１の拡大図を示す。この場合、移動車１の現在の移動方向（矢印）と、部屋１０及び障害物３の実際の向きに対応して適切に示された周囲環境マップ４とが認められる。

図４及び図５は、この後にその移動方向（矢印）を変更した移動車１を示す。図４に示すように、移動車１は、現在、図２及び図３の移動方向に対して反時計回りに９０度回転した方向に移動している。今現在、検知装置６により記録された周囲環境データを、周囲環境マップ４と比較することにより、移動車１の演算装置は、移動車１がその位置及び向きを変更して、現在、異なる方向に移動していることを認知する。演算装置は、表示装置５上に表示された周囲環境マップ４を、（表示装置５に対して）時計回りに９０度回転させなければならないと演算し、それによって、周囲環境マップ４に表示された部屋１０及び障害物３の向きは、周囲環境２の実際の空間的向きに一致し続けるものとなる。

総括すると、ユーザは、移動車１の周囲環境２における実際の向きについての情報を、表示装置５上で常に受け取ることができる。これにより、周囲環境マップ４の読み取りが非常に便利かつ容易となり得る。

１ 移動車
２ 周囲環境
３ 障害物
４ 周囲環境マップ
５ 表示装置
６ 検知装置
７ ハウジング
８ 車輪
９ ブラシ
１０ 部屋

Claims (10)

1. 周囲環境（２）内で自律走行する、特に掃除ロボットである移動車（１）の動作のための方法であって、前記移動車（１）が前記周囲環境（２）内で移動中に障害物（３）についての周囲環境データを検知し、前記移動車（１）が、検知された前記周囲環境データを周囲環境マップ（４）のマップデータと比較することに基づいて前記周囲環境（２）内におけるその実際の位置と向きを認知しかつ前記周囲環境マップ（４）に基づいて前記周囲環境（２）内を移動し、前記周囲環境マップ（４）が前記移動車（１）の表示装置（５）上に表示される、自律走行する移動車の動作方法において、
   前記移動車（１）の移動中にその表示面が実質的に水平に向けられた前記表示装置（５）上に前記周囲環境マップ（４）が表示され、前記周囲環境マップ（４）の向きが、前記周囲環境（２）内の前記移動車（１）の認知された向きに応じて変更させられることを特徴とする自律走行する移動車の動作方法。
2. 表示された前記周囲環境マップ（４）の向きが前記周囲環境（２）の空間的向きと一致するように前記周囲環境マップ（４）が常に表示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記移動車（１）の現在の位置が前記周囲環境マップ（４）に表示されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記移動車（１）が前記周囲環境（２）内の掃除作業を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記周囲環境（２）の少なくとも部分領域における現在の掃除状態及び／又は前記周囲環境（２）の部分領域における掃除状態に関連する情報が、前記周囲環境マップ（４）に表示されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記周囲環境（２）の少なくとも部分領域において行われる、かつ／又は、既に行われた掃除作業の種類が、前記周囲環境マップ（４）に表示されることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 異なる掃除状態及び／又は異なる掃除作業の種類が、異なる色、パターン及び／又は明度レベルで前記周囲環境マップ（４）に表示されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記移動車（１）が、検知された前記周囲環境データから前記周囲環境マップ（４）を作製することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 前記移動車（１）のユーザが、周囲環境マップ（４）を前記移動車（１）に送信することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
10. 周囲環境（２）内で自律走行する移動車（１）、特に掃除ロボットであって、前記移動車（１）が、前記周囲環境（２）内の障害物（３）に関する周囲環境データを検知するための検知装置（６）を有し、かつ前記移動車（１）が、検知された前記周囲環境データを周囲環境マップ（４）のマップデータと比較することに基づいて前記周囲環境（２）内の前記移動車（１）の現在の位置及び向きを認知しかつ前記周囲環境マップ（４）に基づいて前記周囲環境（２）内を移動するように構成されたナビゲーション装置を有し、かつ、前記移動車（１）が前記周囲環境マップ（４）を表示するための表示装置（５）を有する、自律走行する移動車において、
    前記表示装置（５）の表示面が、移動中の前記移動車（１）の向きにおいて実質的に水平に向けられており、かつ、前記移動車（１）が、前記周囲環境（２）内で認知された前記移動車（１）の向きに応じて前記表示装置（５）上の前記周囲環境マップ（４）の向きを変更するように構成された演算装置を有することを特徴とする自律走行する移動車。

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