JP2018185727A - 自律走行作業装置 - Google Patents

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【課題】騒音を適切に抑制し、利用者の往来を妨げることなく安全に自律走行作業をする。【解決手段】自律走行作業を実行可能な自律走行作業装置1は、装置本体2と、装置本体2を清掃エリア内で走行させる走行部3と、清掃エリア内の走行経路上で清掃を行う清掃部4と、装置本体2の周囲の非作業対象との位置関係を計測する計測部5と、所定の制限モードで自律走行清掃を実行中に、計測部5の計測結果に基づいて、走行部3や清掃部4の機能を制限する制限対象を検知し、その検知結果に基づいて走行部3や清掃部4の機能を制限するように走行部3および清掃部4を制御する制御部8とを備える。制御部8は、制限モードとして、清掃部4により生じる騒音の抑制を優先するように走行部3および清掃部4の機能を制限する静音優先モードと、制限対象の回避を優先するように走行部3の機能を制限する回避優先モードとの何れかの設定を可能にする。【選択図】図1

Description

本発明は、事前に入力されたプログラムに従って自律的に走行し自動で作業する自律走行作業を実行可能な自律走行作業装置に関する。
従来、自律走行作業装置は、事前にプログラム等を入力して環境地図、走行経路、走行設定および清掃設定(作業設定)を作成または設定することで記憶させ、その記憶結果に基づいて自動操作によって自律的な走行および自動で清掃を行う機能を有する。例えば、自律走行装置は、商業施設、オフィス、ホテル、病院等の作業エリアの床面の清掃作業を行う産業用(業務用)清掃ロボット(自律走行式清掃装置)に適用される。
自律走行作業装置は、利用者が作業エリアを往来する利用時間内に作業を行う場合がある。そのため、自律走行作業装置は、作業エリアにおいて、減速したり、騒音を抑制したりする等、利用者の往来を極力邪魔することなく作業することが求められる。
例えば、特許文献1の自動清掃システムは、電波発生装置から送信される電波を受信する受信アンテナと、受信アンテナにより受信した電波の強度を測定する電波強度測定回路とを具備し、電波強度測定回路により測定された電波強度が所定の閾値を超えたときに、自走式掃除機(自律走行作業装置)の本体が具備する駆動輪モ−タ、メインブラシモ−タ、サイドブラシモ−タおよび吸引モ−タの回転数を低減させ、さらに、スピ−カの音量を低減させるように構成されている。なお、電波発生装置は、利用者によるリモコンの操作に応じて電波の強度を増加または減少させる。
特開2006−263192号公報
特許文献1のような従来の自律走行作業装置は、利用者のリモコン操作に応じて減速したり、騒音を抑制したりすることはできるが、利用者の往来を妨げないように、減速や騒音抑制をするものではない。なお、ホテルや病院などの作業エリアでは、夜間ではなく日中に清掃時間が設けられているので、利用者の往来のある時間帯に作業するが、このような自律走行作業装置は、作業エリアの利用者の往来を考慮しておらず、利用者に衝突するおそれもある。
また、自律走行作業装置は、ホテルや病院において、隣接した複数の部屋に沿う通路等を作業エリアとする場合もある。そのため、自律走行作業装置は、部屋毎の利用状況に対応して、例えば、ドアが開放された部屋内の利用者や、「Do not disturb」等の表記による静粛を促す静粛札(ドアサインプレート)に対応して、減速や騒音抑制をしつつ作業することが求められる。
しかしながら、特許文献1のような従来の自律走行作業装置は、自動的に部屋毎の利用状況に対応することはできない。また、このような自律走行作業装置は、隣接した複数の部屋に沿う作業エリアでは、部屋毎にリモコンや電波発生装置を備える必要があり、また、広い作業エリアでも、複数個所にリモコンや電波発生装置を備える必要があるので、設備コストが上昇してしまう。そして、複数の電波発生装置からそれぞれ送信される複数の電波の強度を識別する必要があり、また、複数の電波が干渉して正確な強度を測定できないおそれもあるので、誤作動を誘発してしまう。
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、隣接した複数の部屋があり利用者の往来がある作業エリアにおいて、騒音を適切に抑制し、利用者の往来を妨げることなく安全に自律走行作業をすることができる自律走行作業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の自律走行作業装置は、事前に入力されたプログラムに従って自律的に走行し自動で作業する自律走行作業を実行可能な自律走行作業装置であって、装置本体と、前記装置本体を作業エリア内で走行させる走行部と、前記装置本体の前記作業エリア内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非作業対象との位置関係を計測する計測部と、所定の制限モードで自律走行作業を実行中に、前記計測部の計測結果に基づいて、前記走行部および前記作業部の少なくとも一方の機能を制限する制限対象を前記装置本体の周囲から検知し、その検知結果に基づいて前記走行部および前記作業部の少なくとも一方の機能を制限するように前記走行部および前記作業部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記制限モードとして、少なくとも、前記作業部により生じる騒音の抑制を優先するように前記走行部および前記作業部の機能を制限する静音優先モードと、前記制限対象の回避を優先するように前記走行部の機能を制限する回避優先モードとの何れかの設定を可能にしていることを特徴とする。
本発明の第1の自律走行作業装置によれば、作業部によって生じる騒音の抑制への配慮と、人の往来を邪魔しない安全への配慮との何れかを優先させて動作変更することができる。これにより、作業エリアに隣接する部屋等の領域や、作業エリアを往来する人に対して、自律走行や自動作業に伴う騒音や妨害の不快感を低減すると共に、衝突回避の安全性を向上することができる。
上記課題を解決するために、本発明の第2の自律走行作業装置は、前記作業部によって生じる騒音を消音する消音部を更に備えることを特徴とする。
本発明の第2の自律走行作業装置によれば、作業を停止させることなく、簡易な構成で作業部の騒音を消音することができる。
上記課題を解決するために、本発明の第3の自律走行作業装置において、前記制御部は、前記静音優先モードが設定されているとき、前記装置本体の周囲で該装置本体へ近づく方向に移動する前記制限対象を検知した場合、前記制限対象を検知しなくなるまで、減速するように前記走行部を制御すると共に前記作業の強度を弱めるように前記作業部を制御し、更に、前記消音部を起動することを特徴とする。
本発明の第3の自律走行作業装置によれば、作業エリアを往来する人に対して、自律走行や自動作業に伴う騒音の不快感を低減しながら、自律走行および自動作業を行うことができる。
上記課題を解決するために、本発明の第4の自律走行作業装置において、前記制御部は、前記静音優先モードが設定されているとき、前記計測部の計測結果である計測範囲が、前記装置本体の周囲の壁に規制される範囲よりも広くなる広がり箇所を、前記制限対象として検知した場合、前記広がり箇所から所定の制限範囲内で、減速するように前記走行部を制御すると共に前記作業の強度を弱めるように前記作業部を制御し、更に、前記消音部を起動することを特徴とする。
本発明の第4の自律走行作業装置によれば、広がり箇所に通じた空間、例えば、作業エリアに隣接する部屋に人がいることを予め予測して、この部屋内の人に対して自律走行や自動作業に伴う騒音の不快感を低減しながら、自律走行および自動作業を行うことができる。
上記課題を解決するために、本発明の第5の自律走行作業装置は、前記装置本体の周囲画像を撮像する撮像部を更に備え、前記制御部は、前記静音優先モードが設定されているとき、前記周囲画像から予め設定された静粛を促す表記を検出した場合、前記表記から所定の制限範囲内で、減速するように前記走行部を制御すると共に前記作業の強度を弱めるように前記作業部を制御し、更に、前記消音部を起動することを特徴とする。
本発明の第5の自律走行作業装置によれば、作業エリアに隣接する部屋内の人が静粛を要求していることを予め認識し予測して、この部屋内の人に対して自律走行や自動作業に伴う騒音の不快感を低減しながら、自律走行および自動作業を行うことができる。
上記課題を解決するために、本発明の第6の自律走行作業装置において、前記制御部は、前記回避優先モードが設定されているとき、前記装置本体の周囲で該装置本体へ近づく方向に移動する前記制限対象を検知した場合、前記制限対象を妨げない回避位置を検出して該回避位置まで前記装置本体を移動させて停止するように前記走行部を制御すると共に、前記作業を停止するように前記作業部を制御し、更に、前記走行部および前記作業部を停止した後、前記制限対象を検知しなくなってから、前記装置本体を元の回避開始地点まで移動させると共に前記自律走行作業を再開するように前記走行部および前記作業部を制御することを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明の第7の自律走行作業装置において、前記制御部は、前記回避位置として、前記装置本体から最も近い壁を検出する。
上記課題を解決するために、本発明の第8の自律走行作業装置において、前記制御部は、前記回避位置として、前記制限対象の移動経路から遠い側の壁を検出する。
本発明の第6〜第8の自律走行作業装置によれば、作業エリアを往来する人や台車に対して、移動して道を開ける(道を譲る)ことで往来の邪魔にならないようにしている。そのため、人や台車の往来の妨害に起因する不快感を低減し、人や台車の往来の安全性を向上しながら、自律走行および自動作業を行うことができる。
上記課題を解決するために、本発明の第7の自律走行作業装置において、前記制御部は、前記回避優先モードが設定されているとき、前記計測部の計測結果である計測範囲が、前記装置本体の周囲の壁に規制される範囲よりも広くなる広がり箇所を、前記制限対象として検知した場合、前記広がり箇所から所定の制限範囲内で、減速す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7の自律走行作業装置によれば、広がり箇所に通じた空間、例えば、作業エリアに隣接する部屋から作業エリアへの人や台車の進入や飛び出しを予め予測して、人や台車の往来の妨害に起因する不快感を低減し、人や台車の往来の安全性を向上しながら、自律走行および自動作業を行うことができる。
上記課題を解決するために、本発明の第8の自律走行作業装置は、前記装置本体の周囲画像を撮像する撮像部と、1種類以上の前記作業エリアについて環境地図、走行経路、前記走行部の走行設定および前記作業部の作業設定を記憶する記憶装置と、を更に備え、前記制御部は、前記周囲画像から前記作業エリアの種類に関する表記を検出した場合、検出した種類の前記作業エリアに対応する前記環境地図、前記走行経路、前記走行設定および前記作業設定を前記記憶装置から読み出すと共に、読み出した前記環境地図、前記走行経路、前記走行設定および前記作業設定に基づいて前記走行部および前記作業部を制御して自律走行作業を実行することを特徴とする。
本発明の第8の自律走行作業装置によれば、自律走行作業の対象となる作業エリアに対する環境地図、走行経路、走行設定および作業設定等の自動操作情報の選択ミスを防ぐことができる。
本発明によれば、自律走行作業装置は、騒音を適切に抑制し、利用者の往来を妨げることなく安全に自律走行作業をすることができる。
本発明の実施形態に係る自律走行作業装置の構成を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置において使用される環境地図および走行経路、並びにこれらの周囲のエリアレイアウトの例を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置の操作表示部およびそのタッチパネルのメニュー画面を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のタッチパネルのエリア選択画面を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のタッチパネルの制限モード選択画面を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置において、静音優先モードでの走行部および清掃部の機能制限の動作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作業装置において、回避優先モードでの走行部および清掃部の機能制限の動作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作業装置において、静音優先モードで移動物を検知した際の動作例を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置の撮像部が撮像した周囲画像の例を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置において、静音優先モードで静粛札を検知した際の動作例を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置において、回避優先モードで移動物を検知した際の動作例を示す概要図である。 本発明の実施形態に係る自律走行作業装置において、回避優先モードで計測範囲の広がりを検知した際の動作例を示す概要図である。
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作業装置について説明する。図1に示すように、自律走行作業装置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とを備える。自律走行作業装置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FLの清掃作業を実行する清掃部4を作業部として備える。
また、自律走行作業装置1は、装置本体2とこの装置本体2の周囲の人、壁WAおよびその他の障害物(例えば、置物等)等の非作業対象との位置関係(例えば、装置本体2の進行方向に対する角度や距離)等を計測する計測部5と、装置本体2の周囲画像25(図9参照)を撮像する撮像部6とを備える。更に、自律走行作業装置1は、清掃部4の清掃作業により生じる騒音に対して消音効果を発揮する消音部7を備える。また、自律走行作業装置1は、自律走行作業装置1の各部および各種機能(走行部3による走行、清掃部4による清掃作業、計測部5による計測、撮像部6による撮像、消音部7による消音等)を統括制御する制御部8を備える。更に、自律走行作業装置1は、自律走行作業装置1の各種機能の操作や表示のためのタッチパネル33からなる操作表示部9と、外部機器と無線通信を行うための無線通信部10と、自律走行作業装置1の各部に電力を供給し、図示しないバッテリーの残量監視や充電を制御するための電源部11とを備える。
自律走行作業装置1は、動作モードとして、事前に入力されたプログラムやデータに従って自律的な走行および自動的な清掃(作業)を行う自動モードで主に動作する。自律走行作業装置1は、自動モードで動作する場合、走行部3および清掃部4の機能の制限に関して、少なくとも標準モード、静音優先モード、回避優先モードおよび特別モードの何れかの制限モードで動作する。標準モードは、清掃を優先しつつ、人、壁WAおよびその他の障害物等の非作業対象との衝突を回避するモードである。静音優先モードは、清掃で生じる騒音の抑制を優先するモードである。回避優先モードは、清掃よりも非作業対象の安全な回避を優先するモードである。特別モードは、静音優先モードおよび回避優先モードを組み合わせたモードである。なお、自律走行作業装置1は、動作モードとして、手動操作や遠隔操作に従って、あるいは事前に入力されたデータを修正したデータに従って走行および清掃を行う設定モードで動作することもできる。
自律走行作業装置1は、例えば、利用者の往来がある時間帯に清掃作業を要する場所や、隣接した複数の部屋ROに沿う通路PA等の場所等を、清掃を行う対象の清掃エリアAR(作業エリア)とする。自律走行作業装置1は、図2に示すような清掃エリアARのエリアレイアウト20、環境地図21および走行経路22、並びに走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定(作業設定)等の自動操作情報を作成または設定することで記憶していて、この自動操作情報に基づいて、自動操作による走行および清掃を行う自律走行清掃(自律走行作業)を実行するように構成される。なお、自動操作情報には、その清掃エリアARに関する施設情報(ホテルや病院、新館や別館等の名称)やエリア情報(フロア表示D1や部屋番号D2)も含まれる。なお、自動操作情報には、対応する清掃エリアARについて制限モードを予め設定していてもよい。
エリアレイアウト20は、例えば、清掃エリアARである通路PA、階段ST1や非常階段ST2やエレベータEVの配置、フロア表示D1等のエリア情報の配置、通路PAに沿って隣接する部屋ROの配置や数、各部屋ROの通路PA側(清掃エリアAR側)の幅(以下、壁幅WIと称する)およびその壁幅WIに基づく各部屋ROの広さ(範囲)、各部屋ROのドアDOの位置等に関する情報を有する。エリアレイアウト20の各部屋ROの配置や壁幅WIは、環境地図21に反映させることができる。例えば、エリアレイアウト20に基づいて各部屋ROの範囲を区分けし、区分けした部屋ROの壁幅WIに基づいて通路PA側の壁WAを更に区画して壁情報を取得すると、この壁情報を環境地図21に反映させることができる。例えば、エリアレイアウト20における304号室の部屋ROの壁幅WIで区画された壁WAの壁情報を304壁とするとき、この304壁を環境地図21上の304号室の部屋ROの範囲として反映させれば、304号室の部屋ROの幅を計測部5によって検知可能となる。
走行部3は、装置本体2の下部に設けられていて、駆動輪として左右一対の前輪3aを備え、補助輪として後輪3bを備える。左右一対の前輪3aのそれぞれには、正転または逆転に駆動するためのモータ(図示せず)と、回転を検出するためのエンコーダ(図示せず)とが設けられる。走行部3は、左右一対の前輪3aを同時に正転または逆転させることで装置本体2を前進または後退させることができる。また、走行部3は、一方の前輪3aを停止または低速回転させると同時に、他方の前輪3aを回転または高速回転させることで装置本体2を左旋回または右旋回させることができる。なお、走行部3は、左右一対の前輪3aをそれぞれ逆方向に回転させることで、最小旋回軸A周りにその場で旋回させることもできる。
走行部3は、自律走行作業装置1の動作モードが自動モードに設定されている間、記憶されている走行経路22および走行設定に従って走行部3の左右一対の前輪3aのそれぞれのモータが作動して、装置本体2の走行(前進や後退)の作動および停止、走行速度の調整(加減速)並びに左旋回および右旋回が自動的に操作される。走行部3は、自動モードが設定されている間は、操作表示部9の緊急停止ボタン32(図2参照)の操作以外の手動操作を受け付けない。
走行部3の走行経路22として記憶されるデータは、例えば、走行経路22の座標(環境地図21上におけるX座標およびY座標)、進行方向に対する旋回角度、左右一対の前輪3aのエンコーダのカウント数等であり、これらのデータに基づいて走行経路22を図化することができる。また、走行部3の走行設定は、走行の作動/停止、走行速度等であり、例えば、左右一対の前輪3aのそれぞれのモータの作動状態(オフ、低速、中速、高速)のデータが走行経路22の位置毎に記憶される。あるいは、走行モータの作動状態は、数字(1〜5または1〜7等)による複数段階設定でもよい。走行部3の走行設定は、初期設定されてもよく、作業者によって制御部8の記憶装置(図示せず)に予め記憶されてもよく、環境地図21や走行経路22の新規作成時に、事前入力されたプログラムに従って環境地図21や走行経路22に基づいて自動的に作成されてもよく、または操作表示部9を介して手動で設定されてもよい。なお、自律走行作業装置1の動作モードが設定モードに設定されている場合には、走行経路22や走行設定の新規作成や修正等が可能である。
走行部3は、作業者による手動操作を受け付けるハンドル等の手動操作部(図示せず)を備えてもよい。自律走行作業装置1は、作業者による手動操作部の手動操作に従って走行部3の左右一対の前輪3aのそれぞれのモータが作動して、装置本体2の走行(前進や後退)の作動および停止、走行速度の調整(加減速)並びに左旋回および右旋回が手動操作されてもよい。更に、自律走行作業装置1は、タブレット端末等で構成される操作表示部9を利用した遠隔走行操作を受け付け、走行部3が遠隔走行操作に応じて走行するように構成されてもよい。作業者は、清掃エリアARに存在する自律走行作業装置1を目視しながら、またはタブレット端末等の操作表示部9のタッチパネル33に表示されたエリアレイアウト20や環境地図21を視認しながら、操作表示部9を操作することで、走行部3を遠隔走行操作で走行させることができる。
清掃部4は、装置本体2内の前下部に設けられ、例えば、乾式の清掃手法によって床面FLを清掃する機構で構成される。清掃部4は、回転することで床面FL上の塵埃を収集するブラシ4aと、ブラシ4aを回転駆動するブラシモータ(図示せず)と、ブラシ4aによって収集された塵埃を吸引するブロア(図示せず)と、ブロアへの吸入口となる吸引ノズル4bと、ブロアで吸引された塵埃を溜めるバケット(図示せず)と、ブロアの吸引で生じた排気を排出する排気ダクト4cとを備える。清掃部4のブラシ4aは、装置本体2の前下面に設けられ、床面FLに接触すると共に回転することで床面FLを清掃する。清掃部4の吸引ノズル4bは、ブラシ4aよりも後方で、先端を床面近傍に向けて配置され、基端側にはブロワが設けられる。清掃部4の排気ダクト4cは、装置本体2内の前下部のブロワから背面側まで延設されている。
清掃部4は、自律走行作業装置1の動作モードが自動モードに設定されている間、記憶されている清掃設定に従ってブラシモータやブロアを作動させることで床面FLの清掃作業を行うように構成される。清掃部4の清掃設定は、ブラシモータの作動/停止、回転速度や、ブロアの作動/停止、吸引強度等であり、例えば、ブラシモータの作動状態(オフ、低速、中速、高速)や、ブロアの作動状態(オフ、少量、中量、多量)等のデータが走行経路22の位置毎に記憶される。あるいは、ブラシモータやブロアの作動状態は、数字(1〜5または1〜7等)による複数段階設定でもよい。清掃設定は、初期設定されてもよく、作業者によって制御部8の記憶装置(図示せず)に予め記憶されてもよく、環境地図21や走行経路22の新規作成時に、事前入力されたプログラムに従って環境地図21や走行経路22に基づいて自動的に作成されてもよく、または操作表示部9を介して手動で設定されてもよい。なお、自律走行作業装置1の動作モードが設定モードに設定されている場合には、清掃設定の新規作成や修正等が可能である。
計測部5は、装置本体2と周囲の人、壁WAおよびその他の障害物等の非作業対象との距離および角度を計測するレーザーレンジファインダ(LRF:Laser Range Finder)等の障害物センサ5aを備える。また、計測部5は、装置本体2付近の床面FLの段差を検知する段差センサ(図示せず)や、非作業対象との接触を検知する接触センサ(図示せず)等を備えてもよい。障害物センサ5aは、例えば、装置本体2の外部(例えば、前面)に設けられ、図8(1)に示すように、所定の走査範囲R1に対して測定光を送受信可能であり、床面FLから所定の計測可能高さ以内で、障害物センサ5aから所定の計測可能範囲R2内に存在する非作業対象を検知する。
なお、計測部5の障害物センサ5aによって検知された非作業対象が静止物である場合、走行中の自律走行作業装置1と静止物との単位時間経過毎の距離を、走行部3の走行速度に基づいて推定して算出することができる。一方、計測部5の障害物センサ5aによって検知された非作業対象が自律走行作業装置1側に接近する人や台車等の移動物Mである場合、走行中の自律走行作業装置1と移動物Mとの単位時間経過毎の距離に関して、障害物センサ5aによって計測した距離は、静止物のように走行部3の走行速度に基づいて算出した距離よりも短くなる。換言すれば、計測部5の障害物センサ5aの検知結果に基づいて、自律走行作業装置1側に接近する移動物Mを検知することができる。本実施形態において、清掃エリアAR内で自律走行作業装置1側に接近する移動物Mは、走行部3および清掃部4の少なくとも一方の機能を制限する制限対象である。
また、計測部5の障害物センサ5aの計測結果である計測範囲は、図8等に示すように、人、壁WAおよびその他の障害物等の非作業対象に遮られない限り、所定の計測可能範囲R2までの広がりを有する。計測範囲と所定の計測可能範囲R2とを比較することで、計測範囲が壁WAに規制されているか否かを判定することができ、また、壁WAに規制される範囲を推定することができる。更に、自律走行作業装置1の走行中に計測範囲が壁WAに規制されている場合、図12(2)、(3)に示すように、壁WAに規制される範囲よりも計測範囲が広くなる広がり箇所SPを検出することができる。この広がり箇所SPは、例えば、ドアDOの開放や壁WAの開口等の部屋ROの出入口や、通路PAの曲がり角であり、走行部3および清掃部4の少なくとも一方の機能を制限する制限対象である。
撮像部6は、装置本体2の周囲画像25を撮像するCCD(Charge Coupled Device)等のカメラ6aを備える。カメラ6aは、例えば、装置本体2の前方の所定の撮像範囲R3内の周囲画像25を撮像するように装置本体2の外部(例えば、前上面)に設けられる。撮像部6による周囲画像25は、例えば、自律走行作業装置1に備わるドライブレコーダーによって作業状況の記録に用いられる。
また、撮像部6による周囲画像25は、解析されることで、走行部3および清掃部4の少なくとも一方の機能を制限する制限対象の検知に用いられる。例えば、図9に示すような撮像部6による周囲画像25に基づいて、制御部8が文字認識処理を行うことによって、図10に示すように、文字認識が可能な範囲R4内で装置本体2の周囲の文字表記の検出DEをすることができる。そして、装置本体2の周囲の部屋ROのドアDOに「Do not disturb」等の表記による静粛を促す静粛札26(ドアサインプレート)が掛けられていれば、周囲画像25の文字認識処理により静粛札26の文字表記の検出DEをすることによって、静粛札26が、走行部3および清掃部4の少なくとも一方の機能を制限する制限対象として検知される。なお、静粛を促す表記は、「Do not disturb」の文字表記に限定されず、その他の文字表記やバーコード、札の色や形状、サイズに応じて識別されてもよい。
消音部7は、清掃部4のブロアによって生じて排気ダクト4cを介して伝わる排気音(騒音)に対して消音効果を発揮するアクティブ消音波を出力する。消音部7は、例えば、ブロアの排気音を収集するマイク(図示せず)と、アクティブ消音波を生成する消音波生成部(図示せず)と、アクティブ消音波を出力するスピーカ(図示せず)とを備える。マイクは、排気ダクト4cに近接して配置されて、ブロアの排気音を排気ダクト4cの近傍で収集する。消音波生成部は、マイクで収集された排気音に基づいて、この排気音の位相を半分ずらした逆位相を有するアクティブ消音波を生成する。スピーカは、排気ダクト4cに近接して配置されて、アクティブ消音波を排気ダクト4cの近傍で出力する。これにより、消音部7は、アクティブ消音波をブロアの排気音に重ね合わせて出力することで、排気音に対して消音効果を発揮する。なお、消音部7の消音波生成部は、制御部8のプログラムとして構成されていてよい。
制御部8は、CPU(Central Processing Unit)等のコンピュータ(図示せず)と、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る記憶装置(図示せず)とを備える。制御部8は、上記の走行部3、清掃部4、計測部5、撮像部6、消音部7、操作表示部9、無線通信部10および電源部11等の自律走行作業装置1の各部に接続されている。
制御部8の記憶装置は、自律走行作業装置1の各部および各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶している。制御部8は、コンピュータが記憶装置に格納されたプログラムやデータを読み取ってこのプログラムを実行することにより、各部および各種機能を統括制御する。例えば、記憶装置には、自律走行清掃で実施されるプログラムや、1つ以上の清掃エリアARについて、図2に示すようなエリアレイアウト20、環境地図21および走行経路22並びに走行設定および清掃設定を組み合わせた自動操作情報が記憶されていて、制御部8は、このプログラムおよび自動操作情報に基づいて、走行部3による自律走行や清掃部4による自動清掃等を制御する。なお、自動操作情報には、対応する清掃エリアARについて制限モードが予め含まれていてもよい。また、制御部8は、各制限モードにおいて、計測部5の計測結果または撮像部6の撮像結果に基づく制限対象の判定、走行部3や清掃部4の機能の制限等を制御する。
例えば、清掃エリアARのエリアレイアウト20、環境地図21、走行経路22、走行設定および清掃設定並びに制限モード等の自動操作情報に関するデータは、作業者によって操作表示部9や無線通信部10を利用して制御部8に入力されて記憶装置に記憶される。なお、図2に示すように、走行経路22には、自律走行清掃の開始位置P1および停止位置P2も含まれる。
あるいは、環境地図21は、自律走行作業装置1を設定モードで動作させる際に、手動操作部による手動操作やタブレット端末等の操作表示部9による遠隔操作によって清掃エリアARを走行させることで、制御部8によって下記のようにして作成されてもよい。この走行の間、計測部5が、装置本体2の周囲の人、壁WAおよびその他の障害物等の非作業対象までの距離および角度を計測する。制御部8は、リアルタイムで自己位置の推定と環境地図21の作成とを行うSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)等の技術を用いて、計測部5の計測結果に基づいて、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21を作成し、この清掃エリアARに関連付けて記憶装置に記憶する。または、環境地図21は、清掃エリアARのエリアレイアウト20に基づいてプログラム入力することで制御部8によって作成されてもよい。
また、走行経路22は、上記のように設定モードにおいて環境地図21が計測部5の計測結果に基づいて作成されるときに、制御部8によって下記のようにして作成されてもよい。制御部8は、環境地図21と、走行部3の左右一対の前輪3aのエンコーダの検出結果とに基づいて、環境地図21における装置本体2の自己位置(座標)を推定して環境地図21上の走行経路22を作成し、この清掃エリアARに関連付けて記憶装置に記憶する。または、走行経路22は、環境地図21に基づいて所定のパターンとなるように制御部8によって自動的に作成されてもよい。例えば、この所定のパターンとして、環境地図21の長手方向に向かって一定距離オフセットしながら往復走行を繰り返すパターンや、壁WAから一定距離オフセットしながら往復走行を繰り返すパターンがある。
また、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定は、設定モードでの動作時の設定が制御部8によって清掃エリアARに関連付けられて記憶装置に記憶されてもよい。
操作表示部9は、装置本体2の後上面に設けられ、図3に示すように、メインスイッチ31と、緊急停止ボタン32と、タッチパネル33(表示部)とを備え、操作表示部9の各部は、制御部8に接続されている。操作表示部9は、装置本体2に取り付けられる操作表示パネル等で構成されてもよく、装置本体2に対して着脱可能に装着されるタブレット端末等で構成されてもよい。なお、タブレット端末等で構成される操作表示部9は、ビルトインで取り付けられてもよく、また、無線通信部10を介して制御部8と接続され、これにより自律走行作業装置1を遠隔操作可能となる。
メインスイッチ31は、オン、オフを切換可能に構成されている。メインスイッチ31をオンに切り換えることで、電源部11から各部に電力が供給されて自律走行作業装置1が稼働する一方、メインスイッチ31をオフに切り換えることで、電源部11から各部への電力供給が停止されて自律走行作業装置1の稼働が停止する。緊急停止ボタン32は、操作されることで、自律走行作業装置1の各部の動作(特に、自律走行)を強制的に停止し、電源部11から各部への電力供給も強制的に停止する。
タッチパネル33は、制御部8からの制御信号に応じて様々な画面を表示し、各画面でのタッチ操作に基づく操作信号を制御部8へと送信する。タッチパネル33で表示される各画面の詳細については後述する。
無線通信部10は、制御部8からの制御信号に基づいて、タブレット端末等の操作表示部9や外部機器と、Wi−Fi等の無線LANやBluetooth(登録商標)等の通信規格によって無線通信を行う。例えば、無線通信部10は、制御部8からタブレット端末の操作表示部9への各画面を表示させる制御信号の送信や、タブレット端末の操作表示部9から制御部8への操作信号の受信を行う。
電源部11は、装置本体2内部に搭載されたバッテリー(電源)および充電回路を備え、外部電源に接続することでバッテリーが充電され、また、自律走行作業装置1の各部へと電力を供給する。
次に、本実施形態の自律走行作業装置1の各動作モードでの自律走行清掃の動作について図3〜図5を参照しながら説明する。所定の清掃エリアARの清掃を行うために自律走行作業装置1が稼働すると、制御部8は、図3に示すメニュー画面35をタッチパネル33に表示する。
メニュー画面35には、動作モードの切換ボタンとして、自動モードボタン35aおよび設定モードボタン35bがタッチ操作可能に表示される。自律走行作業装置1の動作モードは、自動モードボタン35aが操作されることで自動モードに切り換えられ、設定モードボタン35bが操作されることで設定モードに切り換えられる。
自律走行作業装置1の自動モードの動作について説明する。制御部8は、メニュー画面35の自動モードボタン35aが操作されて自動モードが設定されると、メニュー画面35に代えて、自動清掃を実施すべきエリアを選択できる図4に示すようなエリア選択画面37をタッチパネル33に表示する。
エリア選択画面37には、制御部8の記憶装置に記憶された1つ以上の清掃エリアARの自動操作情報毎にエリアキー37aが選択可能に表示される。更に、エリア選択画面37には、施設欄37bとエリア欄37cとが設けられ、エリアキー37aは、共通する施設情報毎に施設欄37bに区分されると共に、施設欄37bに対応するエリア欄37cに一覧表示される。エリア選択画面37に表示された何れかのエリアキー37aを選択すると、選択したエリアキー37aに対応する自動操作情報が、自律走行清掃の対象の自動操作情報として選択され、制御部8は、エリア選択画面37に代えて制限モード選択画面39をタッチパネル33に表示する。
また、エリア選択画面37には、メニューボタン37dがタッチ操作可能に表示され、メニューボタン37dが操作されると、自動モードが終了して自律走行作業装置1の動作モードはオフ状態となり、制御部8は、エリア選択画面37に代えてメニュー画面35をタッチパネル33に表示する。
更に、エリア選択画面37には、自動選択ボタン37eがタッチ操作可能に表示され、自動選択ボタン37eが操作されると、制御部8は、撮像部6による自律走行作業装置1の周囲画像25に基づいて、清掃エリアARの施設情報(ホテルや病院、新館や別館等の名称)やエリア情報(フロア表示D1や部屋番号D2)等の清掃エリアARの種類に関する文字表記を検出する。そして、制御部8は、清掃エリアARの種類に関する文字表記を検出すると、その清掃エリアARに対応する自動操作情報(エリアレイアウト20、環境地図21、走行経路22、走行設定および清掃設定並びに制限モード)を、自律走行清掃の対象の自動操作情報として選択する。自動操作情報に制限モードが予め設定されている場合には、制限モード選択画面39を表示することなく、読み出した自動操作情報に基づいて走行部3および清掃部4を制御して自律走行清掃を行うこととなる。
制限モード選択画面39には、制限モードの切換ボタンとして、標準モード、静音優先モード、回避優先モードおよび特別モードのそれぞれに対応する標準モードボタン39a、静音優先モードボタン39b、回避優先モードボタン39cおよび特別モードボタン39dが選択可能に表示される。標準モードボタン39a、静音優先モードボタン39b、回避優先モードボタン39cおよび特別モードボタン39dの何れかが選択されると、対応する制限モードが設定されて、制御部8によって、上記で選択された自動操作情報が記憶装置から読み出され、設定された制限モードでの自律走行清掃がこの自動操作情報に基づいて実行される。
また、制限モード選択画面39には、エリア選択画面37と同様に、メニューボタン39eがタッチ操作可能に表示され、メニューボタン39eが操作されると、自動モードが終了して自律走行作業装置1の動作モードはオフ状態となり、制御部8は、制限モード選択画面39に代えてメニュー画面35をタッチパネル33に表示する。
制御部8は、上記のようにして選択された自動操作情報を記憶装置から読み出し、制限モードが選択されると、読み出した自動操作情報に基づいて走行部3および清掃部4を制御して自律走行清掃を行うこととなる。自律走行清掃では、タッチパネル33に図2に示すようなエリアレイアウト20、環境地図21および走行経路22を表示してもよい。また、制御部8は、この自律走行清掃を行う際に、清掃エリアARの環境地図21、走行経路22、走行設定および清掃設定を新たに作成して、以前の自動操作情報を更新して記憶装置に記憶してもよい。
自律走行作業装置1の設定モードの動作について説明する。制御部8は、メニュー画面35の設定モードボタン35bが操作されて設定モードが設定されると、メニュー画面35に代えて設定開始画面(図示せず)をタッチパネル33に表示する。設定開始画面では、上記したような自動操作情報の新規作成モードと修正モードとを選択可能である。
設定開始画面において新規作成モードが設定された場合、上記したように、手動操作部による手動操作やタブレット端末等の操作表示部9による遠隔操作によって、自律走行作業装置1の走行操作が可能となる。そして、制御部8は、この走行操作に基づいて清掃エリアARの環境地図21を作成して記憶装置に記憶する。また、制御部8は、上記したように、作成した環境地図21に基づいて自動的に走行経路22を作成し、あるいは、環境地図21の作成時の走行部3のデータに基づいて自動的に走行経路22を作成して記憶装置に記憶する。
環境地図21および走行経路22の作成完了後、自律走行作業装置1の走行を停止した状態で、制御部8は、自動操作情報の走行設定や清掃設定を設定可能な詳細設定画面(図示せず)をタッチパネル33に表示する。詳細設定画面では、例えば、環境地図21および走行経路22がタッチパネル33に表示され、表示された走行経路22上で開始位置P1および停止位置P2を設定することができる。また、詳細設定画面では、表示された走行経路22上の各位置での走行設定や清掃設定を設定することができる。このとき、詳細設定画面では、走行部3の前進、後退、旋回等に関する左右一対の前輪3aのモータの作動状態を設定可能なボタンや作動状態を示す表示器を表示する。また、詳細設定画面では、清掃部4のブラシモータやブロアの作動状態を設定可能なボタンや作動状態を示す表示器を表示する。
そして、制御部8は、上記のようにして作成された環境地図21および走行経路22、並びに詳細設定画面上で設定された走行設定および清掃設定を含む自動操作情報を清掃エリアARに関連付けて記憶装置に記憶する。また、制御部8は、この新規作成した自動操作情報を、自律走行清掃の対象の自動操作情報として選択し、詳細設定画面に代えて上記の制限モード選択画面39をタッチパネル33に表示する。制限モードの選択以降の動作は、自動モードと同様である。
また、設定開始画面において修正モードが設定された場合、修正対象の清掃エリアARおよび自動操作情報を選択するために、制御部8は、エリア選択画面37と同様の修正エリア選択画面(図示せず)をタッチパネル33に表示する。修正エリア選択画面では、制御部8の記憶装置に記憶された1つ以上の清掃エリアARが選択可能に表示される。制御部8は、修正エリア選択画面で選択された清掃エリアARの自動操作情報を修正対象とし、この自動操作情報の環境地図21、走行経路22、走行設定および清掃設定を修正可能な情報修正画面(図示せず)をタッチパネル33に表示する。
情報修正画面では、詳細設定画面と同様にして、環境地図21および走行経路22、並びに走行経路22上の開始位置P1および停止位置P2が、タッチパネル33に修正可能に表示される。また、情報修正画面では、詳細設定画面と同様にして、表示された走行経路22上の各位置での走行設定や清掃設定を修正することができる。
そして、制御部8は、詳細設定画面上で修正された環境地図21および走行経路22、並びに走行設定および清掃設定を含む自動操作情報を上書きして記憶装置に記憶する。また、制御部8は、情報修正画面で修正された自動操作情報を、自律走行清掃の対象の自動操作情報として選択し、情報修正画面に代えて上記の制限モード選択画面39をタッチパネル33に表示する。制限モードの選択以降の動作は、自動モードと同様である。
次に、自律走行作業装置1の各制限モードにおいて走行部3や清掃部4の機能を制限する動作について図6〜図12を参照しながら説明する。
先ず、制限モード選択画面39で標準モードが設定された場合について説明する。自律走行清掃の実行中に計測部5の計測結果または撮像部6の撮像結果に基づいて走行経路22上の制限対象が検知されると、制御部8は、制限対象から所定の安全距離を離しつつ走行経路22に沿って走行するように走行部3を制御する。このとき、制御部8は、走行部3の走行速度の走行設定や清掃部4の清掃設定を変更することなく、走行部3の自律走行および清掃部4の自動清掃を制御するこれにより、自律走行作業装置1は、標準モードでは、清掃を優先して走行速度を落とさず制限対象を回避して、清掃エリアを短時間で清掃することができる。
次に、制限モード選択画面39で静音優先モードが設定された場合について図6のフローチャートを参照しながら説明する。静音優先モードにおいて、自律走行清掃の実行中に計測部5の計測結果または撮像部6の撮像結果に基づいて制限対象が検知されると、その制限対象の種類に応じて、制御部8が下記のように走行部3や清掃部4の機能を制限する。
例えば、静音優先モードにおいて、図8(1)に示すように、制限対象として、計測部5によって自律走行作業装置1側に接近する移動物Mが検知された場合(ステップS1:Yes)、制御部8は、装置本体2と移動物Mとの距離が所定距離内になると、図8(2)に示すように、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を下げて、更に、消音部7を起動する(ステップS2)。図8において、実線矢印の大きさは走行設定および清掃設定の強度を示している。例えば、制御部8は、走行部3の左右一対の前輪3aのモータの回転速度を下げて減速し、清掃部4のブラシモータの回転速度やブロアの吸引強度を下げて清掃作業の強度を弱め、更に、消音部7によってブロアの排気音に対してアクティブ消音を実行する。なお、移動物Mが走行経路22上に検知された場合には、制御部8は、制限対象から所定の安全距離を離しつつ走行経路22に沿って走行するように走行部3を制御してもよい。
その後、図8(3)に示すように、自律走行作業装置1がこの移動物Mを通り過ぎて(移動物Mが自律走行作業装置1から離れる側に移動して)、移動物Mが計測部5によって検知されなくなってから、自律走行作業装置1が所定距離または所定時間走行した後で(ステップS3:Yes)、制御部8は、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を元に戻し、更に、消音部7を停止する(ステップS2)。
また、静音優先モードにおいて、制限対象として、計測部5によって壁に規制される範囲よりも計測範囲が広くなる広がり箇所SPが検知された場合(ステップS5:Yes)、制御部8は、装置本体2と広がり箇所SPとの距離が所定距離内になると、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を下げて、更に、消音部7を起動すると(ステップS6)。
その後、自律走行作業装置1がこの広がり箇所SPを通り過ぎて、広がり箇所SPが計測部5によって検知されなくなってから、自律走行作業装置1が所定距離または所定時間走行した後で(ステップS7:Yes)、制御部8は、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を元に戻し、更に、消音部7を停止する(ステップS8)。なお、この所定距離または所定時間は、広がり箇所SPに対応する部屋ROの通路PA側(清掃エリアAR側)の幅を自律走行作業装置1が通り過ぎるのに要する距離または時間が設定される。
また、静音優先モードにおいて、図10(1)〜(3)に示すように、制限対象として、撮像部6による周囲画像25(図9参照)に基づいて静粛札26が検知された場合(ステップS9:Yes)、制御部8は、静粛札26が掛けられたドアDO(制限対象ドアDO)に対応する範囲内で、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を下げて、更に、消音部7を起動する(ステップS6)。図10において、実線矢印の大きさは走行設定および清掃設定の強度を示している。
例えば、制御部8は、周囲画像25に基づいて自律走行作業装置1から制限対象ドアDOまでの方向および距離を算出する。そして、制御部8は、制限対象ドアDOの方向および距離の算出結果と、計測部5の計測結果から作成される局所地図およびこの局所地図上の自律走行作業装置1の位置とに基づいて、局所地図上の制限対象ドアDOを推定する。制御部8は、装置本体2と制限対象ドアDOとの距離が所定距離内になると、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を下げて、更に、消音部7を起動する。
その後、自律走行作業装置1がこの制限対象ドアDOを通り過ぎて、静粛札26が計測部5によって検知されなくなってから、自律走行作業装置1が所定距離または所定時間走行した後で(ステップS7:Yes)、制御部8は、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を元に戻し、更に、消音部7を停止する(ステップS8)。
あるいは、制御部8は、機能制限を行う区間の判定として、制限対象ドアDOの方向および距離の算出結果と、計測部5の計測結果から作成される局所地図や記憶装置に記憶された環境地図21における自律走行作業装置1の位置とに基づいて、環境地図21における制限対象ドアDOを推定し、エリアレイアウト20および環境地図21に基づいて、制限対象ドアDOに対応する部屋ROの位置および通路PA側の幅を抽出してもよい。この場合、制御部8は、制限対象ドアDOに対応する部屋ROの通路PA側の幅内で、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定を下げると共に消音部7を起動する。
若しくは、制御部8は、機能制限を行う区間の判定として、制限対象ドアDOの方向および距離の算出結果と、撮像部6による周囲画像25とに基づいて、制限対象ドアDOおよびその周辺の画像から部屋番号D2の文字表記について文字認識処理することにより部屋番号D2を抽出してもよい。そして、制御部8は、エリアレイアウト20および環境地図21に基づいて、抽出した部屋番号D2の部屋ROの位置および通路PA側の幅を抽出してもよい。
次に、制限モード選択画面39で回避音優先モードが設定された場合について図7のフローチャートを参照しながら説明する。回避優先モードにおいても、自律走行清掃の実行中に計測部5の計測結果に基づいて制限対象が検知されると、その制限対象の種類に応じて、制御部8が下記のように走行部3や清掃部4の機能を制限する。
例えば、回避優先モードにおいて、図11(1)に示すように、制限対象として、計測部5によって自律走行作業装置1側に接近する移動物Mが検知された場合(ステップS11:Yes)、制御部8は、移動物Mを検知すると、清掃作業(ブラシモータの回転やブロアの吸引)を停止するように清掃部4を制御する(ステップS12)。図11において、実線矢印の大きさは走行設定および清掃設定の強度を示している。また、制御部8は、自律走行作業装置1の回避を開始する走行経路22上の位置を回避開始位置として記憶しておくと共に、計測部5の計測結果から作成される局所地図における自律走行作業装置1の位置に基づいて、移動物Mを妨げない回避位置として自律走行作業装置1から最も近い壁WAを検出する(ステップS12)。このとき、制御部8は、エリアレイアウト20や環境地図21を利用してもよい。
そして、制御部8は、図11(2)に示すように、検出した最も近い壁WA側まで自律走行作業装置1を移動するように走行部3を制御する。更に、制御部8は、図11(3)に示すように、壁WA側に移動させた自律走行作業装置1が移動物Mの検知を継続できる通路PA側(移動物M側)の向き(計測部5の障害物センサ5aが清掃エリアARを向く方向)まで旋回して停止するように走行部3を制御する(ステップS13)。なお、自律走行作業装置1の壁WA側への移動および旋回は、計測部5の計測結果に基づいて、周囲の制限対象との衝突を回避するように行われる。
自律走行作業装置1を壁WA側で停止させた後も、制御部8は、計測部5によって移動物Mの検知を継続していて、移動物Mが検知されなくなってから所定時間経過した後(ステップS14:Yes)、制御部8は、走行経路22上の回避開始位置まで自律走行作業装置1を移動するように走行部3を制御した後、自律走行作業を再開するように走行部3および清掃部4を制御する(ステップS15)。
なお、上記では、制御部8が移動物Mを妨げない回避位置として自律走行作業装置1から最も近い壁WAを検出する例を説明したが、回避位置はこれに限定されない。例えば、制御部8は、計測部5の計測結果から推定して算出される局所地図上の移動物Mの位置および走行方向に基づいて移動物Mの移動経路を推定して算出し、移動物Mの移動経路から遠い側の壁WAを推定して回避位置として検出してもよい。そして、制御部8は、上記と同様にして、回避位置まで自律走行作業装置1を移動するように走行部3を制御する。
また、回避優先モードにおいて、図12(1)〜(3)に示すように、制限対象として、計測部5によって壁WAに規制される範囲よりも計測範囲が広くなる広がり箇所SPが検知された場合(ステップS16:Yes)、制御部8は、装置本体2と広がり箇所SPとの距離が所定距離内になると(ステップS17:Yes)、走行部3の走行設定を下げる(ステップS18)。図12において、実線矢印の大きさは走行設定および清掃設定の強度を示している。また、図12(4)に示すように、自律走行作業装置1がこの広がり箇所SPを通り過ぎて、広がり箇所SPが計測部5によって検知されなくなってから、自律走行作業装置1が所定距離または所定時間走行した後で(ステップS19:Yes)、制御部8は、走行部3の走行設定を元に戻す(ステップS20)。
制限モード選択画面39で特別モードが設定されるとき、制限モード選択画面39では、特別モードで実行される静音優先モードおよび回避優先モードの比率を設定するボリュームコントロール等の比率設定スイッチ39fがタッチ操作可能に表示される。特別モードの静音優先モードおよび回避優先モードの比率は、走行部3や清掃部4の機能の制限を開始するときの自律走行作業装置1と制限対象との所定の最大制限距離に対して、静音優先モードを実行する距離と回避優先モードを実行する距離との比率である。例えば、静音優先モードの優先比率を70%とし、回避優先モードの優先比率を30%とした場合、最大制限距離の70%で静音優先モードが実行され、残りの30%で回避優先モードが実行される。静音優先モードおよび回避優先モードの何れを先に実行するかは選択可能である。
制御部8は、特別モードが設定された場合、上記のように設定された静音優先モードおよび回避優先モードの優先比率に基づいて、静音優先モードおよび回避優先モードが実行されるように走行部3および清掃部4を制御する。なお、制限モード選択画面39では、所定の施設や清掃エリアARにおいて静音優先モードおよび回避優先モードの所定の優先比率の特別モードを実行した場合に、この所定の優先比率の特別モードに別途名称を付して記憶させてもよい。例えば、病院での運行に有効だった優先比率の特別モードを、病院モードとして記憶させてもよい。なお、制限モード選択画面39では、このようにして別途名称を付したモードに対応するボタンを、特別モードボタン39dとは別に並べて選択可能に表示する。
上述のように、本実施形態によれば、事前に入力されたプログラムに従って自律的に走行し自動で作業する自律走行作業を実行可能な自律走行作業装置1は、装置本体2と、装置本体2を清掃エリアAR(作業エリア)内で走行させる走行部3と、装置本体2の清掃エリアAR内の走行経路22上で清掃(作業)を行う清掃部4(作業部)と、装置本体2とこの装置本体2の周囲の非作業対象との位置関係を計測する計測部5と、所定の制限モードで自律走行清掃(自律走行作業)を実行中に、計測部5の計測結果に基づいて、走行部3および清掃部4の少なくとも一方の機能を制限する制限対象を装置本体2の周囲から検知し、その検知結果に基づいて走行部3および清掃部4の少なくとも一方の機能を制限するように走行部3および清掃部4を制御する制御部8とを備える。そして、制御部8は、制限モードとして、少なくとも、清掃部4により生じる騒音の抑制を優先するように走行部3および清掃部4の機能を制限する静音優先モードと、制限対象の回避を優先するように走行部3の機能を制限する回避優先モードとの何れかの設定を可能にしている。
このような構成により、本実施形態に係る自律走行作業装置1では、清掃部4によって生じる騒音の抑制への配慮と、人の往来を邪魔しない安全への配慮との何れかを優先させて動作変更することができる。これにより、清掃エリアARに隣接する部屋RO等の領域や、清掃エリアARを往来する人(移動物M)に対して、自律走行や自動清掃に伴う騒音や妨害の不快感を低減すると共に、衝突回避の安全性を向上することができる。
また、本実施形態では、自律走行作業装置1は、作業として床面FLの清掃作業を行う清掃部4の清掃作業によって生じる騒音を消音する消音部7を更に備える。
このような構成により、清掃作業を停止させることなく、簡易な構成で清掃部4の騒音を消音することができる。
また、本実施形態では、制御部8は、静音優先モードが設定されているとき、装置本体2の周囲でこの装置本体2へ近づく方向に移動する制限対象(移動物M)を検知した場合、制限対象を検知しなくなるまで、減速するように走行部を制御すると共に清掃作業の強度を弱めるように清掃部4を制御し、更に、消音部を起動する。
このような構成により、清掃エリアARを往来する人に対して、自律走行や自動清掃に伴う騒音の不快感を低減しながら、自律走行および自動清掃を行うことができる。
また、本実施形態では、制御部8は、静音優先モードが設定されているとき、計測部5の計測結果である計測範囲が、装置本体2の周囲の壁WAに規制される範囲よりも広くなる広がり箇所SPを、制限対象として検知した場合、広がり箇所SPから所定の制限範囲内で、減速するように走行部3を制御すると共に清掃作業の強度を弱めるように清掃部4を制御し、更に、消音部7を起動する。
このような構成により、広がり箇所SPに通じた空間、例えば、清掃エリアARに隣接する部屋ROに人がいることを予め予測して、この部屋RO内の人に対して自律走行や自動清掃に伴う騒音の不快感を低減しながら、自律走行および自動清掃を行うことができる。例えば、所定の部屋ROのドアDOが開いていることを検知したときには、計測部5の計測結果に基づいてその部屋ROの通路PA側の壁WAの範囲を認識し、その壁WAの範囲内で走行部3や清掃部4の機能を制限すれば、その部屋ROに入室した人に対して騒音の不快感を低減することができる。
また、本実施形態では、自律走行作業装置1は、装置本体2の周囲画像25を撮像する撮像部6を更に備える。制御部8は、静音優先モードが設定されているとき、周囲画像25から予め設定された静粛を促す静粛札26等の表記を検出した場合、この表記から所定の制限範囲内で、減速するように走行部3を制御すると共に清掃作業の強度を弱めるように清掃部4を制御し、更に、消音部7を起動する。
このような構成により、清掃エリアARに隣接する部屋RO内の人が静粛を要求していることを予め予測して、この部屋RO内の人に対して自律走行や自動清掃に伴う騒音の不快感を低減しながら、自律走行および自動清掃を行うことができる。
また、本実施形態では、制御部8は、回避優先モードが設定されているとき、装置本体2の周囲でこの装置本体2へ近づく方向に移動する制限対象(移動物M)を検知した場合、この制限対象を妨げない回避位置を検出してこの回避位置まで装置本体2を移動させて停止するように走行部3を制御すると共に、清掃を停止するように清掃部4を制御し、更に、走行部3および清掃部4を停止した後、制限対象を検知しなくなってから、装置本体2を元の回避開始地点まで移動させると共に自律走行清掃を再開するように走行部3および清掃部4を制御する。例えば、制御部8は、回避位置として、装置本体2から最も近い壁WAを検出し、あるいは、回避位置として、制限対象の移動経路から遠い側の壁WAを検出する。
このような構成により、清掃エリアARを往来する人や台車に対して、移動して道を開ける(道を譲る)ことで往来の邪魔にならないようにしている。例えば、病院や老人ホーム等の清掃エリアARでは、壁WA伝いに歩く患者や老人の移動を妨げることなく適切に回避することができる。そのため、人や台車の往来の妨害に起因する不快感を低減し、人や台車の往来の安全性を向上しながら、自律走行および自動清掃を行うことができる。
また、本実施形態では、制御部8は、回避優先モードが設定されているとき、計測部5の計測結果である計測範囲が、装置本体2の周囲の壁WAに規制される範囲よりも広くなる広がり箇所SPを、制限対象として検知した場合、広がり箇所SPから所定の制限範囲内で、減速するように走行部3を制御する。
このような構成により、広がり箇所SPに通じた空間、例えば、清掃エリアARに隣接する部屋ROから清掃エリアARへの人や台車の進入や飛び出しを予め予測して、人や台車の往来の妨害に起因する不快感を低減し、人や台車の往来の安全性を向上しながら、自律走行および自動清掃を行うことができる。
また、本実施形態では、自律走行作業装置1は、1種類以上の清掃エリアARについて環境地図21、走行経路22、走行部3の走行設定および清掃部4の清掃設定並びに制限モードを記憶する記憶装置を制御部8に備える。制御部8は、周囲画像25から清掃エリアARの種類に関するフロア表示D1や部屋番号D2等の表記を検出した場合、検出した種類の清掃エリアARに対応する環境地図21、走行経路22、走行設定および清掃設定並びに制限モードを記憶装置から読み出すと共に、読み出した環境地図21、走行経路22、走行設定および清掃設定並びに制限モードに基づいて走行部3および清掃部4を制御して自律走行清掃を実行する。
このような構成により、自律走行清掃の対象となる清掃エリアARに対する環境地図21、走行経路22、走行設定および清掃設定並びに制限モード等の自動操作情報の選択ミスを防ぐことができる。例えば、清掃フロアARの壁WAや床面FLに示されるフロア表示D1や各部屋ROのドアDOやその周辺に示される部屋番号D2を清掃エリアARの種類に関する表記として認識することができる。フロア表示D1はエレベータEVのすぐ近くにある場合が多く、自律走行清掃を開始して直ぐにフロアを認識して、清掃エリアARに対する自動操作情報が適切かを判断することができる。
上記した本実施形態では、清掃部4が乾式の清掃機構で構成される例を説明したが、清掃部4は、この例に限定されず、湿式の清掃機構で構成されてもよい。
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨また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作業装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
本発明は、事前に入力されたプログラムに従って、自律走行作業が可能な自律走行作業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
3 走行部
4 清掃部(作業部)
5 計測部
5a 障害物センサ
6 撮像部
6a カメラ
7 消音部
8 制御部
9 操作表示部
10 無線通信部
11 電源部
20 エリアレイアウト
21 環境地図
22 走行経路
25 周囲画像
26 静粛札
31 メインスイッチ
32 緊急停止ボタン
33 タッチパネル
35 メニュー画面
37 エリア選択画面
39 制限モード選択画面

Claims (10)

  1. 事前に入力されたプログラムに従って自律的に走行し自動で作業する自律走行作業を実行可能な自律走行作業装置であって、
    装置本体と、
    前記装置本体を作業エリア内で走行させる走行部と、
    前記装置本体の前記作業エリア内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非作業対象との位置関係を計測する計測部と、
    所定の制限モードで自律走行作業を実行中に、前記計測部の計測結果に基づいて、前記走行部および前記作業部の少なくとも一方の機能を制限する制限対象を前記装置本体の周囲から検知し、その検知結果に基づいて前記走行部および前記作業部の少なくとも一方の機能を制限するように前記走行部および前記作業部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記制限モードとして、少なくとも、前記作業部により生じる騒音の抑制を優先するように前記走行部および前記作業部の機能を制限する静音優先モードと、前記制限対象の回避を優先するように前記走行部の機能を制限する回避優先モードとの何れかの設定を可能にしていることを特徴とする自律走行作業装置。
  2. 前記作業部の前記作業によって生じる騒音を消音する消音部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の自律走行作業装置。
  3. 前記制御部は、前記静音優先モードが設定されているとき、前記装置本体の周囲で該装置本体へ近づく方向に移動する前記制限対象を検知した場合、前記制限対象を検知しなくなるまで、減速するように前記走行部を制御すると共に前記作業の強度を弱めるように前記作業部を制御し、更に、前記消音部を起動することを特徴とする請求項2に記載の自律走行作業装置。
  4. 前記制御部は、前記静音優先モードが設定されているとき、前記計測部の計測結果である計測範囲が、前記装置本体の周囲の壁に規制される範囲よりも広くなる広がり箇所を、前記制限対象として検知した場合、前記広がり箇所から所定の制限範囲内で、減速するように前記走行部を制御すると共に前記作業の強度を弱めるように前記作業部を制御し、更に、前記消音部を起動することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の自律走行作業装置。
  5. 前記装置本体の周囲画像を撮像する撮像部を更に備え、
    前記制御部は、前記静音優先モードが設定されているとき、前記周囲画像から予め設定された静粛を促す表記を検出した場合、前記表記から所定の制限範囲内で、減速するように前記走行部を制御すると共に前記作業の強度を弱めるように前記作業部を制御し、更に、前記消音部を起動することを特徴とする請求項2〜請求項4の何れか1項に記載の自律走行作業装置。
  6. 前記制御部は、前記回避優先モードが設定されているとき、前記装置本体の周囲で該装置本体へ近づく方向に移動する前記制限対象を検知した場合、前記制限対象を妨げない回避位置を検出して該回避位置まで前記装置本体を移動させて停止するように前記走行部を制御すると共に、前記作業を停止するように前記作業部を制御し、
    更に、前記走行部および前記作業部を停止した後、前記制限対象を検知しなくなってから、前記装置本体を元の回避開始地点まで移動させると共に前記自律走行作業を再開するように前記走行部および前記作業部を制御することを特徴とする請求項1に記載の自律走行作業装置。
  7. 前記制御部は、前記回避位置として、前記装置本体から最も近い壁を検出することを特徴とする請求項6に記載の自律走行作業装置。
  8. 前記制御部は、前記回避位置として、前記制限対象の移動経路から遠い側の壁を検出することを特徴とする請求項6に記載の自律走行作業装置。
  9. 前記制御部は、前記回避優先モードが設定されているとき、前記計測部の計測結果である計測範囲が、前記装置本体の周囲の壁に規制される範囲よりも広くなる広がり箇所を、前記制限対象として検知した場合、前記広がり箇所から所定の制限範囲内で、減速するように前記走行部を制御することを特徴とする請求項1または請求項6に記載の自律走行作業装置。
  10. 前記装置本体の周囲画像を撮像する撮像部と、
    1種類以上の前記作業エリアについて環境地図、走行経路、前記走行部の走行設定および前記作業部の作業設定並びに前記制限モードを記憶する記憶装置と、を更に備え、
    前記制御部は、前記周囲画像から前記作業エリアの種類に関する表記を検出した場合、検出した種類の前記作業エリアに対応する前記環境地図、前記走行経路、前記走行設定および前記作業設定並びに前記制限モードを前記記憶装置から読み出すと共に、読み出した前記環境地図、前記走行経路、前記走行設定および前記作業設定並びに前記制限モードに基づいて前記走行部および前記作業部を制御して自律走行作業を実行することを特徴とする請求項1に記載の自律走行作業装置。
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