JP2019109853A - 自律走行体および自律走行体システム - Google Patents

Abstract

【課題】走行させたい位置へと直感的に誘導させることが可能な自律走行体および自律走行体システムを提供する。【解決手段】通信部25は、画像データを表示可能な表示機能を備える外部機器17と相互通信可能で、外部機器17に画像データを送信可能であるとともに、外部機器17からの信号を受信可能である。通信部25は、外部機器17に表示された画像データの指示された位置に対応する画像データ上の座標データを外部機器17から受信する。ＣＰＵ61は、本体ケースを走行制御する。ＣＰＵ61は、本体ケースが走行する場所の地図データ、および、通信部25により受信した座標データに基づき、この座標データにより指示された地図データ上の目標走行位置を設定し、その目標走行位置に本体ケースを走行させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、自走可能な自律走行体および自律走行体システムに関する。

従来、例えば自律走行型の電気掃除機など、自律走行可能なロボットにおいて、スマートフォンなどの外部機器に表示された作業領域の地図上の位置を指定することで、この指定された位置情報をインターネットなどのネットワーク経由で受信したロボットをその位置へと誘導する、遠隔操作可能なシステムが知られている。このシステムにより、例えば外出先から宅内の指定した場所の掃除をさせたり、留守中の宅内の指定した場所をカメラ撮影して警備させたり、留守中のペットの様子を観察するためにカメラ撮影させたりすることができる。

このような遠隔操作によりロボットを操作する際には、ユーザがロボットの位置を正しく把握する必要があり、かつ、誘導する位置を簡単に指示できる必要がある。このとき、外部機器に表示された作業領域の地図が、例えばユーザが自分で入力した二次元の地図や、ロボットにより作成した二次元の地図である場合、ロボットを誘導したい場所が直感的に分かりにくい。また、ロボットの現在位置から誘導位置までの経路上に走行の障害となるものがある場合、正しい誘導が困難となる。

特開２０１３−２４２７３８号公報

本発明が解決しようとする課題は、走行させたい位置へと直感的に誘導させることが可能な自律走行体およびこれを備えた自律走行体システムを提供することである。

実施形態の自律走行体は、自走可能な本体と、カメラと、画像入力手段と、通信手段と、走行制御手段とを有する。カメラは、本体に設けられる。画像入力手段は、カメラにより撮像された画像データを取り込む。通信手段は、画像データを表示可能な表示機能を備える外部機器と相互通信可能で、外部機器に画像データを送信可能であるとともに、外部機器からの信号を受信可能である。また、この通信手段は、外部機器に表示された画像データの指示された位置に対応する画像データ上の座標データを外部機器から受信する。走行制御手段は、本体を走行制御する。そして、この走行制御手段は、本体が走行する場所の地図データ、および、通信手段により受信した座標データに基づき、この座標データにより指示された地図データ上の目標走行位置を設定し、その目標走行位置に本体を走行させる。

一実施形態の自律走行体の内部構造を示すブロック図である。 同上自律走行体を示す斜視図である。 同上自律走行体を下方から示す平面図である。 同上自律走行体を備えた自律走行体システムを模式的に示す説明図である。 同上自律走行体システムの外部機器による表示の一例を示す説明図である。 (a)は同上自律走行体の地図データにおける走行経路の設定の一例を示す説明図、(b)は同上地図データにおける走行経路中に障害物がある場合の走行経路の変更の一例を示す説明図である。 (a)ないし(c)は同上外部機器に表示される画像データの切り換えの一例を示す説明図である。

以下、一実施形態の構成を、図面を参照して説明する。

図１ないし図４において、11は自律走行体である。この自律走行体11は、基地装置としての図示しない充電装置(充電台)とともに自律走行体装置を構成するものである。そして、自律走行体11は、本実施形態において、被掃除部である走行面としての床面上を自律走行(自走)しつつ床面を掃除する、いわゆる自走式の電気掃除機すなわちロボットクリーナ(掃除ロボット)である。なお、自走式の自律走行体11とは、完全に自律走行するもののみをいうのではなく、リモコンなどの外部機器により遠隔操作されることで自走するものも含むものとする。そして、この自律走行体11は、例えば掃除領域内などに配置された中継手段(中継部)としてのホームゲートウェイ(ルータ)14との間で有線通信あるいはＷｉ−Ｆｉ(登録商標)やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)などの無線通信を用いて通信(送受信)することにより、インターネットなどの(外部)ネットワーク15を介して、データ格納手段(データ格納部)としての汎用のサーバ(クラウドサーバ)16や、表示手段(表示部)の機能を備えた汎用または専用の外部機器17などと有線あるいは無線通信可能となっている。また、自律走行体11は、例えば建物の内部(宅内)などであれば、ホームゲートウェイ14を介して、外部機器17と無線通信可能となっている。したがって、自律走行体11と、外部機器17とは、ホームゲートウェイ14、ネットワーク15、サーバ16などを介して自律走行体システム(電気掃除機システム)18を構成している。

この自律走行体11は、本体である本体ケース20を備えている。また、この自律走行体11は、走行駆動部である駆動輪21を備えている。さらに、この自律走行体11は、床面の塵埃を掃除する掃除部22を備えていてもよい。また、この自律走行体11は、センサ部23を備えている。さらに、この自律走行体11は、撮像部24を備えている。また、この自律走行体11は、通信手段である通信部(通信アダプタ)25を備えている。また、この自律走行体11は、外部機器17やユーザとの間で信号が入出力される入出力部26を備えていてもよい。さらに、この自律走行体11は、コントローラである制御手段としての制御部27を備えている。また、この自律走行体11は、画像を表示する表示部を備えていてもよい。そして、この自律走行体11は、電源部となる給電用の電池を備えていてもよい。なお、以下、自律走行体11(本体ケース20)の走行方向に沿った方向を前後方向(図２に示す矢印FR，RR方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。

本体ケース20は、各種装置や部品を収納可能な形状に形成されている。この本体ケース20には、集塵口である吸込口31などが床面に対向する下部などに設けられていてもよい。

駆動輪21は、自律走行体11(本体ケース20)を床面上で前進方向および後退方向に走行(自律走行)させる、すなわち走行用のものである。本実施形態では、この駆動輪21は、例えば本体ケース20の左右に一対設けられている。これら駆動輪21は、駆動手段としてのモータ33によりそれぞれ独立して駆動される。なお、この駆動輪21に代えて、走行駆動部としての無限軌道などを用いることもできる。

掃除部22は、例えば床面の塵埃を除去するものである。この掃除部22は、例えば床面上の塵埃を吸込口31から集めて捕集したり、床面などを拭き掃除したりする機能を有している。この掃除部22は、吸込口31から空気とともに塵埃を吸い込む電動送風機35と、吸込口31に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き上げる回転清掃体としての回転ブラシ36およびこの回転ブラシ36を回転駆動させるブラシモータと、本体ケース20の周縁部に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き集める旋回清掃部としての補助掃除手段(補助掃除部)であるサイドブラシ38およびこのサイドブラシ38を駆動させるサイドブラシモータとの少なくともいずれかを備えていてもよい。また、この掃除部22は、吸込口31と連通する集塵部40に塵埃を捕集するように形成されている。なお、この掃除部22は、必須の構成ではない。

センサ部23は、例えば床面の凹凸状態(段差)や、自律走行体11の走行の障害となる壁あるいは障害物、床面の塵埃量などをセンシングするものである。

撮像部24は、撮像手段(撮像部本体)としてのカメラ51を備えている。また、この撮像部24は、カメラ51の撮像範囲を照明するＬＥＤなどの照明手段(照明部)としての検出補助手段(検出補助部)であるランプ53を備えていてもよい。したがって、自律走行体11は、撮像手段(撮像部本体)としてのカメラ51を備えている。また、自律走行体11は、照明手段(照明部)としての検出補助手段(検出補助部)であるランプ53を備えていてもよい。

カメラ51は、本体ケース20の走行方向である前方に向けられており、本体ケース20が載置される床面と平行な方向に対して、所定の水平画角(例えば１０５°など)でデジタルの画像(動画、静止画あるいはそれら双方)を撮像するデジタルカメラである。このカメラ51は、図示しないが、レンズ、絞り、シャッタ、ＣＣＤなどの撮像素子、および、撮像制御回路などを備えている。また、このカメラ51は、複数設けられていてもよい。

通信部25は、ホームゲートウェイ14およびネットワーク15を介してサーバ16経由で建物の外部(宅外)の外部機器17と相互通信可能である。また、通信部25は、ホームゲートウェイ14を介して建物の内部(宅内)の外部機器17と相互通信可能である。この通信部25は、外部機器17にデータを送信可能であるとともに、外部機器17からの信号を受信可能となっている。例えば、この通信部25は、外部機器17と無線通信をするための無線通信手段(無線通信部)および掃除機信号受信手段(掃除機信号受信部)としての無線ＬＡＮデバイスなどを備えている。なお、例えば通信部25にアクセスポイント機能を搭載し、ホームゲートウェイ14を介さずに外部機器17と直接無線通信をするようにしてもよい。また、例えば通信部25にウェブサーバ機能を付加してもよい。

入出力部26は、図示しないリモコンなどの外部機器から送信される制御コマンドや、本体ケース20に設けられたスイッチ、あるいはタッチパネルなどの入力手段から入力される制御コマンドを取得するとともに、例えば充電装置などに対して信号を送信するものである。なお、この入出力部26は、必須の構成ではない。

制御部27は、例えば制御手段本体(制御部本体)であるＣＰＵやＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイコンが用いられる。この制御部27は、掃除部22、センサ部23、撮像部24、通信部25、入出力部26などと電気的に接続されている。より詳細に、この制御部27は、ＣＰＵ61を備えている。また、この制御部27は、画像処理部である画像処理プロセッサ63を備えている。また、この制御部27は、掃除制御手段である掃除制御部を備えている。さらに、この制御部27は、記憶手段(記憶部)としてのメモリを備えている。また、この制御部27は、電池と電気的に接続されている。さらに、この制御部27は、電池の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。したがって、自律走行体11は、ＣＰＵ61を備えている。また、自律走行体11は、画像処理部であるとしての画像処理プロセッサ63を備えている。さらに、電気掃除機は、掃除制御手段である掃除制御部を備えている。また、自律走行体11は、記憶手段としてのメモリを備えている。さらに、自律走行体11は、電池の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。

ＣＰＵ61は、モータ33、センサ部23、入出力部26と電気的に接続されている。また、このＣＰＵ61は、画像処理プロセッサ63と電気的に接続されている。このＣＰＵ61は、例えばモータ33の駆動を制御することで駆動輪21の駆動を制御する、走行制御手段(走行制御部)の機能を有する。また、このＣＰＵ61は、センサ部23による検出結果を取得する、センサ制御手段(センサ制御部)の機能を有する。さらに、このＣＰＵ61は、入出力部26により受信した信号を取得したり、入出力部26から出力される信号を生成したりする信号入出力部の機能を有する。そして、このＣＰＵ61は、自律走行体11が配置されて走行可能な領域である走行領域を示す(走行領域に対応する)地図データおよびセンサ部23の検出に基づいて走行経路を設定し、駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで、この走行経路に沿って本体ケース20(自律走行体11)を走行領域で自律走行させる走行モードを備えている。

このＣＰＵ61により設定される走行経路は、例えば地図データ中の走行可能(掃除可能)な領域(障害物や段差などの走行不能な領域を除く領域)を最短の走行距離で走行できる経路、例えば自律走行体11(本体ケース20)が可能な限り直進する(方向転換が最も少ない)経路、障害物となる物体への接触が少ない経路、あるいは、同じ箇所を重複して走行する回数が最小となる経路など、効率的に走行(掃除)を行うことができるものとする。なお、本実施形態において、自律走行体11が走行可能な領域は実質的に掃除部22による掃除対象となる領域であるから、走行領域は掃除対象領域と同一となっている。

画像処理プロセッサ63は、少なくとも２つのカメラ51，51から画像データを取り込む画像入力手段(画像入力部)の機能を有する。また、この画像処理プロセッサ63は、取り込んだ少なくとも２つの画像データを画像処理する画像処理手段(画像処理部)の機能を有する。さらに、この画像処理プロセッサ63は、例えばカメラ51，51により撮像された画像データに基づき走行領域(掃除対象領域)の地図データの作成および自己位置推定をする地図作成手段および自己位置推定手段の機能を有している。すなわち、画像処理プロセッサ63は、周囲をセンシングして走行可能な領域を示す領域地図を作成するとともに、その領域地図における自律走行体11の自己位置を取得する機能(いわゆるＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)機能)を有する。本実施形態の自律走行体11に搭載されたＳＬＡＭ機能は、例えばステレオカメラ画像を利用したものである。すなわち、本実施形態の画像処理プロセッサ63では、２つのカメラ51，51それぞれの撮像画像中の同じ位置(家具の角などの特徴点)を抽出し、これらカメラ51，51の両眼視差を利用することで、撮像位置から特徴点までの距離を取得できる。このように距離の取得を繰り返すことにより、壁の形状や家具の位置、あるいは大きさなどの自律走行体11の周囲の状況が分かるので、この周囲の状況に基づき、画像処理プロセッサ63では、電気掃除機11(本体ケース20)が走行可能な領域を示す地図を作成できる。そして、画像処理プロセッサ63では、作成した地図と撮像画像による測距情報とを対応付けることで自己位置を取得できる。なお、画像処理プロセッサ63により自己位置を取得する場合、必ずしも地図を自ら作成する必要はなく、外部から入手した地図を利用してもよい。また、ＳＬＡＭ機能を実現するには、ステレオカメラ画像を利用する他、赤外線センサを利用したり、角速度センサと加速度センサとを併用したりといった周知の技術を利用することができるので、詳しい説明は省略する。そして、作成された地図データＭは、例えば所定の座標系(例えば直交座標系)上に作成される。より詳細に、この地図データＭは、例えばこの座標系に基づき設定されるメッシュを基本単位として作成され、障害物Ｏや外壁Ｗなどが実際の走行領域に応じて配置される(例えば図６(a)および図６(b)に示す)。このため、この画像処理プロセッサ63により、自律走行体11(本体ケース20)の自己位置が地図上の座標系と紐付けられている。そして、この画像処理プロセッサ63により作成した各画像データや地図データは、それぞれメモリに記憶することができる。また、画像処理プロセッサ63により作成した各画像データは、通信部25から外部機器17に送信することもできる。地図データについては、外部機器17に表示可能に送信してもよいし、メモリに記憶しておくだけでもよい。なお、この画像処理プロセッサ63は、すでに作成した地図データ中の障害物などの形状や配置と検出した周囲の形状や配置とが一致しない場合には、地図データを適宜補正することができる。

掃除制御部は、掃除部22の動作を制御するものである。本実施形態において、この掃除制御部は、電動送風機35、ブラシモータおよびサイドブラシモータの駆動をそれぞれ制御することで、これら電動送風機35、ブラシモータ(回転ブラシ36)、および、サイドブラシモータ(サイドブラシ38)の駆動を制御する。

メモリは、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性のものが用いられる。このメモリには、画像処理プロセッサ63により作成された地図データとともに、この地図データにおける走行済み(掃除済み)領域が記憶される。

電池は、掃除部22、センサ部23、撮像部24、通信部25、入出力部26、および、制御部27などに給電するものである。この電池としては、本実施形態において、例えば充電可能な二次電池が用いられる。このため、本実施形態では、例えば本体ケース20の底部に、電池を充電するための充電端子71が露出して配置されている。

充電装置は、自律走行体11が走行(掃除)を終了したときに帰還する基地部となっている。この充電装置は、例えば定電流回路などの充電回路を内蔵していてもよい。また、この充電装置には、電池の充電用の充電用端子が設けられている。この充電用端子は、充電回路と電気的に接続されている。そして、この充電用端子は、充電装置に帰還した自律走行体11の充電端子71と機械的および電気的に接続されるようになっている。

ホームゲートウェイ14は、アクセスポイントなどとも呼ばれ、建物内に設置され、ネットワーク15に対して例えば有線により接続されている。

サーバ16は、ネットワーク15に接続されたコンピュータ(クラウドサーバ)であり、各種データを保存可能である。

外部機器17は、建物の内部では例えばホームゲートウェイ14を介してネットワーク15に対して有線あるいは無線通信可能であるとともに、建物の外部ではネットワーク15に対して有線あるいは無線通信可能な、例えばＰＣ(タブレット端末(タブレットＰＣ))やスマートフォン(携帯電話)などの汎用のデバイスである。この外部機器17は、液晶表示装置などのディスプレイ73を備えており、このディスプレイ73に少なくとも画像を表示する外部機器表示手段(外部機器表示部)の機能を有している。また、このディスプレイ73は、指や指示器によるタッチによってユーザが指示を入力するタッチパネル機能を有している。すなわち、この外部機器17は、外部機器入力手段(外部機器入力部)の機能を備えている。また、この外部機器17には、地図、および、塵埃量を表示したり、自律走行体11に対してユーザが掃除の開始や停止、電池の充電を指令したり、遠隔操作により移動させる位置を指定したりすることを可能とするためのアプリケーション(プログラム)がインストールされていてもよい。すなわち、ディスプレイ73には、掃除開始や停止、電池の充電などをユーザが指示するためのアイコン(図示せず)や、自律走行体11のカメラ51により撮像された画像データＧが表示可能となっている(図５)とともに、このディスプレイ73に表示された画像データＧ上の位置をタッチにより指示可能となっている。また、このディスプレイ73には、表示されている画像データＧの切り換えをユーザが指示するための指示用ボタンである指示用アイコンAL，ARが表示されていてもよい。これら指示用アイコンAL，ARは、例えば左右方向を示す矢印を模して形成されており、画像データＧの両側に配置されることで、現在表示中の画像データＧを、ユーザが見たい方向の他の画像データに切り換えることを直感的に指示可能となっていてもよい。さらに、この外部機器17には、電子メールを送受信する機能が予め備えられていてもよい。

また、この外部機器17は、ディスプレイ73に表示された画像データＧにおいて、ユーザが指や指示器によりタッチして指示した位置の座標データを取得する座標データ取得部75を備えている。この座標データ取得部75は、タッチパネル機能と連動し、指や指示器がタッチしたディスプレイ73上の位置を検出することにより、その位置に対応する画像データＧの座標データを取得可能となっている。そして、この外部機器17は、座標データ取得部75により取得した座標データを自律走行体11の通信部25へと送信可能となっている。

次に、上記一実施形態の動作を説明する。

自律走行体11は、例えば予め設定されたスケジュールに沿って、あるいはユーザからの指令により、自律走行しつつ掃除部22による掃除を実施する自動掃除モードと、ユーザの遠隔操作によりユーザが指定した位置へと走行する遠隔操作モードとを備える。なお、自律走行体11が掃除機能(掃除部22)を備えない場合には、自動掃除モードは不要である。

自動掃除モードにおいて、例えば自律走行体11は、例えば予め設定された掃除開始時刻となったときや、リモコンまたは外部機器によって送信された掃除開始の制御コマンドを入出力部26によって受信したときなどのタイミングで、制御部27が走行モードに切り換わり、掃除を開始する。このとき、例えば、掃除をしたことがない部屋を新たに掃除する場合には、メモリに走行領域の地図データが記憶されていないことになる。この場合には、所定の動作を行ってセンサ部23、カメラ51および画像処理プロセッサ63などによって自律走行体11(本体ケース20)の周囲の障害物などを検出することで画像処理プロセッサ63により新たな地図データを作成する。なお、地図データは、自律走行体11(画像処理プロセッサ63)における作成によらず、外部から取得するようにしてもよい。

画像処理プロセッサ63の処理としては、まず、少なくとも２つのカメラ51，51から画像データを取り込み、例えばレンズの歪み補正など、必要に応じて一次画像処理を行う。そして、画像処理プロセッサ63は、この画像処理された各カメラ51，51に対応した２枚１組の画像データによりＳＬＡＭ処理を行い、自己位置推定と地図作成を実施する。また、暗い走行領域の中でも適切な画像を得るため、画像処理プロセッサ63がランプ53を点灯させることもできる。

次いで、地図データに基づき、ＣＰＵ61が走行経路を作成する。この走行経路の作成の仕方は、周知の方法を用いればよい。

そして、ＣＰＵ61が駆動輪21(モータ33)を制御することで自律走行体11(本体ケース20)を設定した走行経路に沿って自律走行させつつ、掃除制御部が掃除部22を動作させて走行領域(掃除対象領域)の床面を掃除する。掃除部22では、例えば掃除制御部により駆動された電動送風機35、ブラシモータ(回転ブラシ36)、あるいはサイドブラシモータ(サイドブラシ38)により床面の塵埃を、吸込口31を介して集塵部40へと捕集する。また、自律走行体11は、自律走行の際、センサ部23や画像処理プロセッサ63により地図に記されていない走行領域内の障害物などの物体の三次元座標を検出すると、画像処理プロセッサ63が地図データに反映させ、メモリに記憶していく。

そして、掃除が終了すると、自律走行体11は、例えば充電装置へと帰還した後、電池の充電作業に移行する。

一方、遠隔操作モードにおいて、自律走行体11は、走行領域にて待機し、外部機器17からのユーザの指令を待つ。自律走行体11は、カメラ51，51の少なくともいずれかにより撮像した画像データＧを通信部25から外部機器17に送信しており、この画像データＧを受信した外部機器17において、この画像データＧがディスプレイ73に表示されている(図５)。なお、このときディスプレイ73に表示させる画像データＧとしては、例えば充電装置などの所定の固定位置から撮像した画像などでもよいが、自律走行体11の現在位置から撮像した画像とすることで、ユーザが走行領域の現状を目視確認でき、好ましい。

ユーザは、外部機器17のディスプレイ73に表示されている画像データＧにおいて、自律走行体11を誘導したい位置をタッチにより指示する。

座標データ取得部75では、このタッチにより指示された画像データＧ上の位置の座標データを取得する。外部機器17では、この座標データ取得部75により取得した座標データを送信し、自律走行体11では、通信部25によりこの座標データを取得する。

そして、自律走行体11では、ＣＰＵ61が、通信部25により取得した座標データ、および、メモリに記憶された走行領域の地図データを参照し、座標データにより指示された位置に対応する走行領域の目標走行位置を演算する。

次いで、ＣＰＵ61は、画像処理プロセッサ63により推定した自律走行体11(本体ケース20)の自己位置と演算した目標走行位置とを結ぶ走行経路TRを算出する。この走行経路TRは、例えば自己位置P1と目標走行位置P2とを直線で結ぶように設定することで、最短距離、最短時間での走行が可能になる(図６(a))。

ここで、ユーザが指定した位置において、ＣＰＵ61により設定される走行経路中に障害物があるか否かは、外部機器17のディスプレイ73に表示された画像データＧではユーザが判断できない場合もある。このため、例えば走行経路TRを算出したときに、この走行経路TR中に障害物Ｏがある場合には、その走行経路TRに沿って障害物Ｏに対して所定距離の位置P3まで接近した後、所定の回避動作をするようにＣＰＵ61が駆動輪21(モータ33)の動作を制御し、その位置P4から目標走行位置P2までＣＰＵ61が新たな走行経路TR1を算出するようにする(図６(b))。障害物に対して所定距離の位置P3まで接近する際には、例えばカメラ51により撮像された画像に基づいて自律走行体11(本体ケース20)と障害物との距離を検出してもよいし、センサ部23の検出に基づいて自律走行体11(本体ケース20)と障害物との距離を検出してもよい。また、回避動作としては、例えば走行方向に対して右方向、あるいは左方向に所定角度(例えば９０°)旋回して所定の走行距離(例えば５０ｃｍ)を走行させるなどの動作が可能である。

但し、このような新たな走行経路の算出と、この走行経路に沿う走行制御と、障害物の検出とを何度も繰り返す場合には、長時間を掛けても目標走行位置に到達できないおそれもある。そのため、例えば障害物の上限検出回数(例えば５回など)を予め設定しておき、新たな走行経路の算出と、この走行経路に沿う走行制御と、障害物の検出とが所定の上限検出回数以上繰り返された場合には、自律走行体11の走行を中断させることが好ましい。この走行を中断した自律走行体11は、ＣＰＵ61が駆動輪21(モータ33)の動作を制御し、走行経路を逆に進んでスタート地点に戻るように走行制御することが好ましい。この場合、自律走行体11は、例えば走行経路を逆に進む前にカメラ51，51の少なくともいずれかにより画像を撮像し、この画像データを通信部25から外部機器17に送信することもできるし、任意のタイミングで目標走行位置に到達できなかったことを通信部25から外部機器17に送信することもできる。画像を撮像した場合には、ユーザが、自律走行体11が走行を阻まれた位置を画像に基づいて把握できる。

そして、自律走行体11は、目標走行位置へと走行すると停止し、ユーザの入力に応じて、必要な動作を行う。例えば、目標走行位置を含む周辺の所定領域を掃除部22により掃除したり(スポット掃除)、目標走行位置でカメラ51，51の少なくともいずれかにより画像を撮像したりすることができる。この撮像した画像は、通信部25から外部機器17に送信し、ディスプレイ73に表示することもできる。なお、例えば画像を撮像する場合には、自律走行体11(本体ケース20)の周囲のパノラマ画像を撮像することもできる。このパノラマ画像の撮像の際には、例えばＣＰＵ61が駆動輪21(モータ33)の動作を制御し、自律走行体11(本体ケース20)をカメラ51の水平画角以下、好ましくは水平画角の半分以下の角度ずつ旋回させる毎に画像(静止画)を撮像し、画像処理プロセッサ63により、これら画像のデータを、互いに重複する箇所を連続させるように処理することで所定の角度範囲のパノラマ画像とすることができる。

なお、ディスプレイ73に現在表示されている画像データＧに自律走行体11を誘導したい位置が撮像されていない場合、ユーザは、指示用アイコンAL，ARをタッチすることで、ディスプレイ73に表示されている画像データＧの方向を左右にスライドさせることができる。すなわち、ユーザが指示用アイコンAL，ARのいずれかにタッチすると、外部機器17から自律走行体11へと、指示用アイコンAL，ARのタッチに対応した指示信号が送信される。この指示信号を通信部25で受信した自律走行体11は、指示信号により指示された左方向または右方向へと走行または所定の角度旋回するようにＣＰＵ61が駆動輪21(モータ33)の動作を制御し、その位置で新たにカメラ51，51の少なくともいずれかにより画像を撮像する。この撮像された画像のデータは、通信部25から外部機器17へと送信され、外部機器17では、この送信された画像データを取得し、ディスプレイ73に表示されている画像データＧを切り換える(例えば図７(a)ないし(c))。このように、ディスプレイ73に表示されている画像データＧをスライドさせるように切り換えることで、ユーザは、誘導したい位置を画像データＧから見つけることができる。

以上説明した一実施形態によれば、外部機器17に表示された画像データＧのユーザにより指示された位置に対応する画像データＧ上の座標データを通信部25により外部機器17から受信し、ＣＰＵ61が、自律走行体11(本体ケース20)が走行領域の地図データ、および、通信部25により受信した座標データに基づき、この座標データにより指示された地図データ上の目標走行位置を設定し、その目標走行位置に自律走行体11(本体ケース20)を走行させることで、ユーザが外部機器17に表示された画像データＧを見て、所望する位置を指定するだけで自律走行体11を走行させたい位置へと直感的に誘導させることが可能になる。このため、操作が非常に簡単であり、かつ、画像データＧによって自律走行体11の行き先を確認できる。

外部機器17に表示される画像データＧを、自律走行体11(本体ケース20)の現在位置からカメラ51により撮像された画像データに基づくものとすることで、走行領域の現状を画像データＧからユーザが見ることができるとともに、自律走行体11(本体ケース20)の自己位置を画像データＧからユーザが推定しやすく、誘導させる位置をより直感的に指示できる。

また、ＣＰＵ61が、カメラ51により撮像された画像データに基づき推定した走行領域での自律走行体11(本体ケース20)の自己位置と、目標走行位置とを結ぶ走行経路を算出し、この走行経路に沿って自律走行体11(本体ケース20)を走行させるように走行制御することで、自律走行体11を目標走行位置へと容易に、かつ、確実に走行させることができる。

このとき、走行経路中に障害物が検出された場合に、ＣＰＵ61は、障害物を回避するよう走行制御するとともに、この障害物を回避した位置から目標走行位置まで新たな走行経路を算出することで、ユーザにより指定された目標走行位置までの走行経路に仮に障害物があった場合でも、自律走行体11が走行を停止することなく目標走行位置まで走行させることができる。

また、ＣＰＵ61は、新たな走行経路の算出と、この新たな走行経路に沿う走行制御と、障害物の検出とが所定回数以上繰り返された場合、自律走行体11(本体ケース20)の走行制御を中断することで、例えば自律走行体11(本体ケース20)の現在の自己位置と目標走行位置との間にある扉が閉まったときなど、長時間掛けても目標走行位置へと到達することが困難な場合に、自律走行体11が目標走行位置への到達に挑戦し続けることを防止できる。

そして、自律走行体11(本体ケース20)は、目標走行位置まで走行したときにこの目標走行位置の周辺の所定領域を掃除部22により掃除することで、ユーザが所望する位置を、例えば外出先の宅外などから自律走行体11に容易に掃除させることができる。

また、自律走行体11(本体ケース20)が目標走行位置まで走行したときにカメラ51によりその位置で撮像することで、自律走行体11を留守中の警備やペットの見守りなどに用いることができる。

このとき、自律走行体11(本体ケース20)の周囲をカメラ51によりパノラマ撮影することで、走行領域の広い範囲を画像データＧからユーザが目視確認でき、より効果的な見守りが可能になる。

具体的に、目標走行位置で自律走行体11(本体ケース20)を旋回させるようにＣＰＵ61が走行制御し、カメラ51により自律走行体11(本体ケース20)の旋回中に撮像した複数の画像を合成することによりパノラマ撮影することで、既知の方法を用いて容易にパノラマ画像を作成できる。

また、例えば外部機器17のディスプレイ73に表示された画像データＧに誘導したい位置が撮像されていない場合には、ユーザが所定の指示信号を外部機器17から送信することで、この指示信号を通信部25により受信したときに、ＣＰＵ61が自律走行体11(本体ケース20)を走行または所定角度旋回させた位置でカメラ51によって画像を撮像することにより、ユーザが誘導したい位置を画像データＧから容易に見つけることができる。

なお、上記一実施形態において、画像入力手段、画像処理手段、自己位置推定手段、地図作成手段などのそれぞれの機能を画像処理プロセッサ63に一体的に有する構成としたが、これらの機能は、それぞれ別個の処理部により構成されていてもよいし、これらの機能のうち任意の複数の機能を一体的に有する処理部を構成することもできる。

本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 自律走行体
17 外部機器
18 自律走行体システム
20 本体である本体ケース
22 掃除部
25 通信手段である通信部
51 カメラ
61 走行制御手段の機能を有するＣＰＵ
63 画像入力手段および自己位置推定手段の機能を有する画像処理プロセッサ
Ｇ 画像データ
Ｍ 地図データ

Claims (11)

1. 自走可能な本体と、
   この本体に設けられたカメラと、
   このカメラにより撮像された画像データを取り込む画像入力手段と、
   画像データを表示可能な表示機能を備える外部機器と相互通信可能で、外部機器に画像データを送信可能であるとともに、外部機器からの信号を受信可能な通信手段と、
   前記本体を走行制御する走行制御手段とを具備し、
   前記通信手段は、外部機器に表示された画像データの指示された位置に対応する画像データ上の座標データを外部機器から受信し、
   前記走行制御手段は、前記本体が走行する場所の地図データ、および、前記通信手段により受信した前記座標データに基づき、この座標データにより指示された前記地図データ上の目標走行位置を設定し、その目標走行位置に前記本体を走行させる
   ことを特徴とした自律走行体。
2. 外部機器に表示される画像データは、本体の現在位置からカメラにより撮像された画像データに基づくものである
   ことを特徴とした請求項１記載の自律走行体。
3. カメラにより撮像された画像データに基づき走行する場所での本体の自己位置を算出する自己位置推定手段を備え、
   走行制御手段は、この自己位置推定手段により推定された自己位置と、目標走行位置とを結ぶ走行経路を算出し、この走行経路に沿って前記本体を走行させるように走行制御する
   ことを特徴とした請求項１または２記載の自律走行体。
4. 走行経路中に障害物が検出された場合に、走行制御手段は、前記障害物を回避するとともに、この障害物を回避した位置から目標走行位置まで新たな走行経路を算出する
   ことを特徴とした請求項３記載の自律走行体。
5. 走行制御手段は、新たな走行経路の算出と、この新たな走行経路に沿う走行制御と、障害物の検出とが所定回数以上繰り返された場合、本体の走行制御を中断する
   ことを特徴とした請求項４記載の自律走行体。
6. 走行面を掃除する掃除部を備え、
   本体が目標走行位置まで走行したときにこの目標走行位置の周辺の所定領域を前記掃除部により掃除する
   ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか一記載の自律走行体。
7. カメラは、本体が目標走行位置まで走行したときにその位置で撮像する
   ことを特徴とした請求項１ないし６いずれか一記載の自律走行体。
8. カメラは、本体の周囲をパノラマ撮影する
   ことを特徴とした請求項７記載の自律走行体。
9. 走行制御手段は、目標走行位置で本体を旋回させ、
   カメラは、前記本体の旋回中に撮像した複数の画像を合成することによりパノラマ撮影する
   ことを特徴とした請求項８記載の自律走行体。
10. 走行制御手段は、外部機器から所定の指示信号を通信手段により受信したときに、本体を走行または所定角度旋回させ、
    カメラは、前記本体を走行または所定角度旋回させた位置で撮像する
    ことを特徴とした請求項１ないし９いずれか一記載の自律走行体。
11. 自走可能な本体と、この本体に設けられたカメラと、このカメラにより撮像された画像データを取り込む画像入力手段と、通信手段と、前記本体を走行制御する走行制御手段とを具備した自律走行体と、
    画像データを表示可能な機能、および、この表示された画像データ上の位置を指示する機能を備えた外部機器とを備え、
    前記通信手段は、前記外部機器と相互通信可能で、前記外部機器に画像データを送信可能であるとともに、前記外部機器からの信号を受信可能であり、かつ、前記外部機器に表示された画像データから指示された位置に対応する画像データ上の座標データを前記外部機器から受信し、
    前記走行制御手段は、前記本体が走行する場所の地図データ、および、前記通信手段により受信した前記座標データに基づき、この座標データにより指示された前記地図データ上の目標走行位置を設定し、その目標走行位置に前記本体を走行させる
    ことを特徴とした自律走行体システム。

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