JP2020052601A - Autonomous travel cleaner and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フロアを自律的に走行して掃除する自律走行掃除機及び自律走行掃除機の制御方法に関する。 The present invention relates to an autonomous traveling vacuum cleaner that autonomously travels and cleans a floor and a method of controlling the autonomous traveling vacuum cleaner.
近年、自律的に走行して掃除する自律走行掃除機が提供されている。また、カメラからの情報を用いて自装置の周囲に位置する対象物を認識し、自装置と対象物との位置関係を算出し、算出結果に基づいて動作する装置が提案されている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, autonomous traveling cleaners that autonomously travel and clean have been provided. Further, there has been proposed an apparatus that recognizes an object located around the apparatus using information from a camera, calculates a positional relationship between the apparatus and the object, and operates based on the calculation result (Patent Reference 1).
特許文献1には、カメラによって得られる画像を解析することで、自走式のロボットの周囲環境を算出し、算出結果に基づいて自走式のロボットを走行させる技術が開示されている。
自律走行掃除機は、自走式掃除機の周囲に対象物を認識した場合、例えば、当該対象物にぶつからないように当該対象物の周囲を掃除する。そのため、対象物の周囲の広い範囲を掃除するためには、対象物により近づいて掃除する必要がある。そのためには、自律走行掃除機は、対象物との距離を精度良く算出する必要がある。 When the autonomous traveling cleaner recognizes the object around the self-propelled cleaner, for example, it cleans the periphery of the object so as not to hit the object. Therefore, in order to clean a wide area around the target, it is necessary to approach the target and perform cleaning. For that purpose, the autonomous traveling cleaner needs to calculate the distance to the target with high accuracy.
本発明は、撮影した対象物との距離を精度良く算出できる自律走行掃除機等を提供する。 The present invention provides an autonomous traveling vacuum cleaner or the like that can accurately calculate the distance to a captured object.
本発明の一態様に係る自律走行掃除機は、フロアを自律的に走行して掃除する自律走行掃除機であって、前記フロアの間取りを示し、前記自律走行掃除機が乗り越え可能であり、且つ、前記フロアと高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ、及び、前記乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報を記憶する記憶部と、前記フロアマップにおける前記自律走行掃除機の位置、及び、前記自律走行掃除機の進行方向を取得する取得部と、前記自律走行掃除機に配置され、前記自律走行掃除機の進行方向前方を撮影することで画像を生成する撮像部と、前記撮像部が生成した前記画像に含まれる第1対象物における前記自律走行掃除機に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する画像処理部と、前記最近接画素の画素位置に基づいて前記自律走行掃除機から前記第1対象物までの距離を算出し、算出した距離、及び、前記自律走行掃除機の進行方向に基づいて前記フロアマップにおける前記第1対象物の位置を算出する位置算出部と、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物それぞれの位置と前記高さ情報とに基づいて、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なるか否かを判定し、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なると判定した場合、前記高さ情報に基づいて前記位置算出部が算出した距離を補正する補正部と、前記補正部が補正した距離に基づいて、前記自律走行掃除機の走行を制御する走行制御部と、を備える。 An autonomous traveling vacuum cleaner according to an aspect of the present invention is an autonomous traveling vacuum cleaner that autonomously travels and cleans a floor, indicates a floor plan, the autonomous traveling vacuum cleaner can get over, and A floor map including area information indicating a climbable area having a different height from the floor; a storage unit storing height information indicating a height of the climbable area; and the autonomous traveling cleaner in the floor map. And an acquisition unit that acquires the traveling direction of the autonomous traveling vacuum cleaner, and an imaging unit that is arranged in the autonomous traveling vacuum cleaner and generates an image by photographing the traveling direction front of the autonomous traveling vacuum cleaner. An image processing unit that calculates a pixel position of a closest pixel that is a pixel corresponding to a position closest to the autonomous traveling cleaner in a first object included in the image generated by the imaging unit; A distance from the autonomous traveling cleaner to the first object is calculated based on a pixel position of a closest pixel, and the calculated distance, and the distance in the floor map based on a traveling direction of the autonomous traveling cleaner. A position calculating unit that calculates the position of one object; and the autonomous traveling cleaner and the first object based on the position and height information of the autonomous traveling cleaner and the first object. Determining whether the height from the floor is different, and determining that the height of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object from the floor are different, the position calculator based on the height information; And a traveling control unit that controls traveling of the autonomous traveling cleaner based on the distance corrected by the correcting unit.
また、本発明の一態様に係る制御方法は、フロアを自律的に走行して掃除する自律走行掃除機の制御方法であって、前記フロアの間取りを示し、前記自律走行掃除機が乗り越え可能であり、且つ、前記フロアと高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ、及び、前記乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報を記憶する記憶部を参照する参照ステップと、前記フロアマップにおける前記自律走行掃除機の位置、及び、前記自律走行掃除機の進行方向を取得する取得ステップと、前記自律走行掃除機に配置され、前記自律走行掃除機の進行方向前方を撮影することで画像を生成する撮像ステップと、前記撮像ステップで生成した前記画像に含まれる第1対象物における前記自律走行掃除機に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する画像処理ステップと、前記最近接画素の画素位置に基づいて前記自律走行掃除機から前記第1対象物までの距離を算出し、算出した距離、及び、前記自律走行掃除機の進行方向に基づいて前記フロアマップにおける前記第1対象物の位置を算出する位置算出ステップと、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物それぞれの位置と前記高さ情報とに基づいて、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なるか否かを判定し、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なると判定した場合、前記高さ情報に基づいて前記位置算出ステップで算出した距離を補正する補正ステップと、前記補正ステップで補正した距離に基づいて、前記自律走行掃除機の走行を制御する走行制御ステップと、を含む。 Further, a control method according to an aspect of the present invention is a control method of an autonomous traveling vacuum cleaner that autonomously travels and cleans a floor, and indicates a floor plan, in which the autonomous traveling vacuum cleaner can get over. A floor map including area information indicating a crossable area having a different height from the floor, and a reference step of referring to a storage unit for storing height information indicating the height of the crossable area; An acquisition step of acquiring a position of the autonomous traveling cleaner on the floor map, and an advancing direction of the autonomous traveling cleaner; and arranging the autonomous traveling cleaner and photographing a forward direction of the autonomous traveling cleaner. An image capturing step of generating an image at, and a pixel corresponding to a location closest to the autonomous traveling cleaner in the first object included in the image generated in the image capturing step. An image processing step of calculating a pixel position of a nearest pixel, calculating a distance from the autonomous traveling cleaner to the first object based on the pixel position of the nearest pixel, the calculated distance, and A position calculating step of calculating a position of the first object on the floor map based on a traveling direction of the autonomous traveling cleaner; and a position and the height information of each of the autonomous traveling cleaner and the first object. And determining whether the height of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object from the floor is different based on the height of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object. When it is determined, the correction step of correcting the distance calculated in the position calculation step based on the height information, the travel of the autonomous traveling cleaner based on the distance corrected in the correction step Includes a traveling control step of controlling, the.
本発明の一態様に係る自律走行掃除機等によれば、撮影した対象物との距離を精度良く算出できる。 According to the autonomous traveling vacuum cleaner or the like of one embodiment of the present invention, the distance to the photographed target object can be calculated with high accuracy.
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement and connection forms of the constituent elements, the steps and the order of the steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, components that are not described in the independent claims that represent the highest concept of the present invention are described as arbitrary components.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。 In addition, each drawing is a schematic diagram, and is not necessarily strictly illustrated. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals.
また、以下の実施の形態において、方向を示す表現を用いている。例えば、直交する方向とは、完全に直交することを意味するだけでなく、実質的に直交する、すなわち、例えば数%程度の角度の差異を含むことも意味する。他の方向を用いた表現についても同様である。 In the following embodiments, an expression indicating a direction is used. For example, the orthogonal direction means not only completely orthogonal, but also substantially orthogonal, that is, including an angle difference of, for example, about several percent. The same applies to expressions using other directions.
また、以下の説明において、「高さが異なる」等の高さを比較する記載をする。「高さ」とは、基準となるフロア面から、当該フロア面の法線方向における自律走行掃除機100又は対象物の底部までの距離を示す。
In the following description, a description will be given of comparing heights such as “different heights”. The “height” indicates a distance from the reference floor surface to the
(実施の形態)
[構成]
まず、図1〜図3を参照して、実施の形態に係る自律走行掃除機の構成について説明する。
(Embodiment)
[Constitution]
First, a configuration of an autonomous traveling cleaner according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、実施の形態に係る自律走行掃除機100の外観を示す上面図である。図2は、実施の形態に係る自律走行掃除機100の外観を示す底面図である。
FIG. 1 is a top view showing the appearance of the
実施の形態に係る自律走行掃除機100は、家屋内等のフロア上を自律的に走行し、フロア上のごみを吸引するロボット型の掃除機である。
The autonomous
自律走行掃除機100は、各種の構成要素が搭載されるボディ220と、ボディ220を移動させる駆動ユニット230と、フロア上に存在するごみを集める掃除ユニット240と、ごみをボディ220の内部に吸引する吸引ユニット250と、駆動ユニット230、掃除ユニット240及び吸引ユニット250を制御する制御ユニット270と、カメラ275を含む各種センサとを備えている。
The autonomous
ボディ220は、駆動ユニット230、制御ユニット270等を収容する筐体であり、下部に対し上部が取り外し可能な構成となっている。ボディ220の外周部にはボディ220に対して変位可能なバンパが取り付けられている。また、図2に示すように、ボディ220には、ごみをボディ220の内部に吸引するための吸込口221が設けられている。
The
駆動ユニット230は、制御ユニット270からの指示に基づき自律走行掃除機100を走行させる。本実施の形態においては、駆動ユニット230は、ボディ220の平面視における幅方向の中心に対して左側及び右側にそれぞれ1つずつ配置されている。なお、駆動ユニット230の数は、2つに限られず、1つでもよいし、3つ以上でもよい。
また、駆動ユニット230は、フロア上を走行するホイール、ホイールにトルクを与える走行用モータ、及び、走行用モータを収容するハウジングを有する。ホイールは、ボディ220の下面に形成される凹部に収容され、ボディ220に対して回転できるように取り付けられている。また、駆動ユニット230は、自律走行掃除機100の進行方向を算出するために用いられるオドメトリ情報を検出するためのセンサを有してもよい。本明細書において、自律走行掃除機100の進行方向、つまり、自律走行掃除機100が進行する方向とは、実際に進行している方向のみならず、これから進行する方向も意味する。
The
本実施の形態に係る自律走行掃除機100の駆動方式は、キャスター279を補助輪として備えた対向二輪型であり、2つのホイールの回転を独立して制御することで、直進、後退、左回転、右回転等、自律走行掃除機100を自在に走行させることができる。
The drive system of the autonomous
掃除ユニット240は、吸込口221からごみを吸い込ませるためのユニットであり、吸込口221内に配置されるメインブラシ、メインブラシを回転させるブラシ駆動モータ等を備えている。
The
吸引ユニット250は、ボディ220の内部に配置されており、ファンケース、及び、ファンケースの内部に配置される電動ファンを有する。電動ファンは、ごみ箱ユニット251の内部の空気を吸引し、ボディ220の外方に空気を吐出させることにより、吸込口221からごみを吸い込み、ごみ箱ユニット251内にごみを収容する。
The
制御ユニット270は、ボディ220の内部に配置されており、メモリと、当該メモリに記憶されている制御プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)とを有する。
The
カメラ275は、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで画像を生成する装置である。本実施の形態において、カメラ275は、単眼カメラである。また、自律走行掃除機100は、カメラ275で撮影された画像を処理することで、障害物センサ273、測距センサ274等によって検出できないカーペット等の低背な対象物との距離を算出する。
The
なお、カメラ275は、例えば、ボディ220の上部空間の全周画像を撮影してもよい。自律走行掃除機100は、カメラ275で撮影された画像を、画像処理部で処理し、画像内の特徴点の位置から自律走行掃除機100の現在位置を把握してもよい。
Note that the
また、自律走行掃除機100が備える各種センサとしては、以下の様なセンサを例示できる。 In addition, examples of the various sensors included in the autonomous traveling cleaner 100 include the following sensors.
障害物センサ273は、ボディ220の前方に存在する周囲の壁、家具等の走行の障害となる障害物を検出するセンサである。本実施の形態においては、障害物センサ273には、超音波センサが用いられる。障害物センサ273は、ボディ220の前方の中央に配置される発信部271、及び、発信部271の両側にそれぞれ配置される受信部272を有し、発信部271から発信されて障害物によって反射して帰ってきた超音波を受信部272がそれぞれ受信することで、障害物の距離、位置等を検出することができる。
The
測距センサ274は、ボディ220の周囲に存在する障害物等の物体とボディ220との距離を検出する。本実施の形態においては、測距センサ274は、発光部及び受光部を有する赤外線センサであり、発光部で出射された赤外線が障害物で反射して戻ってくるまでの時間に基づき距離を測定する。測距センサ274は、例えば、右側の前方頂部、及び、左側の前方頂部にそれぞれ配置されている。右側の測距センサ274は、ボディ220の右斜め前方に向けて光を出力する。また、左側の測距センサ274は、ボディ220の左斜め前方に向けて光を出力する。このような構成により、自律走行掃除機100が旋回するときに、測距センサ274は、ボディ220の輪郭と最も接近した周囲の物体とボディ220との距離を検出する。
The
床面センサ276は、ボディ220の底面の複数箇所に配置され、フロアの状態を検出する。本実施の形態においては、床面センサ276は、発光部及び受光部を有する赤外線センサであり、発光部で出射された赤外線がフロアで反射して戻ってきた赤外線の光量に基づいて、例えば、フロアが濡れている等のフロアの状態を検出する。
塵埃量センサ277は、例えば、発光素子及び受光素子からなり、受光素子が発光素子から放出された光の量を検出して出力する。出力された情報に基づいて、受光した光の量と塵埃量とを対応させる。具体的には、光の量が少なくなるほど塵埃量が多くなると判断され、その旨を示す塵埃量情報が生成される。
The
以上の障害物センサ273、測距センサ274、衝突センサ、床面センサ276、及び、塵埃量センサ277は、例示であり、自律走行掃除機100は、全てのセンサを備えなくてもかまわない。また、上記とは異なるセンサを自律走行掃除機100が備えてもかまわない。
The above-described
例えば、自律走行掃除機100は、さらに、衝突センサと、エンコーダと、加速度センサと、角速度センサとを備えてもよい。 For example, the autonomous traveling cleaner 100 may further include a collision sensor, an encoder, an acceleration sensor, and an angular velocity sensor.
衝突センサは、ボディ220の周囲に取り付けられているバンパが、障害物に接触してボディ220に対して押し込まれることに伴いオンされるスイッチ接触変位センサである。
The collision sensor is a switch contact displacement sensor that is turned on when a bumper attached around the
エンコーダは、駆動ユニット230に備えられており、走行用モータによって回転する一対のホイールのそれぞれの回転角を検出する。エンコーダからの情報により、自律走行掃除機100の走行量、旋回角度、速度、加速度、角速度等を算出することができる。
The encoder is provided in the
加速度センサは、自律走行掃除機100が走行する際の加速度を検出する。 The acceleration sensor detects acceleration when the autonomous traveling cleaner 100 travels.
角速度センサは、自律走行掃除機100が旋回する際の角速度を検出する。 The angular velocity sensor detects an angular velocity when the autonomous traveling cleaner 100 turns.
加速度センサ及び角速度センサにより検出された情報は、ホイールの空回りによって発生する誤差を修正するための情報等に用いられる。 Information detected by the acceleration sensor and the angular velocity sensor is used as information for correcting an error caused by idling of the wheel.
図3は、実施の形態に係る自律走行掃除機100の特徴的な機能構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a characteristic functional configuration of the autonomous traveling
自律走行掃除機100は、機能的には、取得部110と、撮像部120と、画像処理部130と、位置算出部140と、補正部150と、走行制御部160と、走行部161と、掃除制御部170と、バッテリ180と、記憶部190と、を備える。
The
取得部110は、自律走行掃除機100が走行するフロアの間取りを示すフロアマップ191における自律走行掃除機100の位置及び進行方向を取得する。取得部110が自律走行掃除機100の位置及び進行方向を取得する方法は、特に限定されない。取得部110は、例えば、駆動ユニット230から取得されるオドメトリ情報に基づいて自律走行掃除機100の位置及び進行方向を取得してもよいし、自律走行掃除機100が加速度センサを備える場合、当該加速度センサから取得される情報に基づいて自律走行掃除機100の位置及び進行方向を取得してもよい。本実施の形態において、取得部110は、制御ユニット270により実現される。
The
また、フロアマップ191には、自律走行掃除機100が乗り越え可能であり、且つ、フロアと高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報が含まれている。
In addition, the
なお、フロアマップ191は、自律走行掃除機100が作成してもよいし、外部の通信機器等から取得してもよい。また、自律走行掃除機100は、外部の通信装置等と通信するための、通信アダプタ等の図示しない通信インターフェースを備えてもよい。自律走行掃除機100がフロアマップ191を作成する場合、自律走行掃除機100は、さらに、マップ生成部(図示せず)を備えてもよい。
The
マップ生成部は、自律走行掃除機100が走行中、掃除中等において自律走行掃除機100が備える各種センサから取得した情報に基づき、自己位置推定技術により得られる複数箇所における自己位置情報を生成する処理部である。本実施の形態において、マップ生成部は、例えば、カメラ275等を含む各種センサと、各種センサから取得された情報に基づいてフロアマップ191を生成し、生成したフロアマップ191における自律走行掃除機100の位置を算出する処理部である制御ユニット270とにより実現される。取得部110は、例えば、マップ生成部が生成した自己位置情報を取得することで、自律走行掃除機100のフロアマップ191における位置を取得する。また、マップ生成部は、自己位置情報の集合である走行実績を用いてフロアマップを生成し、記憶部190に記憶させる。フロアマップ191は、例えば、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)により得られる環境地図等である。
The map generation unit generates self-position information at a plurality of locations obtained by a self-position estimation technique based on information acquired from various sensors included in the autonomous traveling cleaner 100 while the autonomous traveling cleaner 100 is traveling, during cleaning, and the like. Department. In the present embodiment, for example, the map generation unit generates the
撮像部120は、自律走行掃除機100に配置され、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで画像を生成する。具体的には、撮像部120は、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで、当該進行方向に直交する面であって、自律走行掃除機100が走行するフロアの面に垂直な面の画像を生成するカメラである。具体的には、撮像部120は、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで、マトリクス状に配置された複数の画素で構成される画像を生成する。撮像部120は、図1に示すカメラ275によって実現されている。
The
画像処理部130は、フロア上に位置する対象物(第1対象物)であって、撮像部120が生成した画像に含まれる第1対象物について、自律走行掃除機100の進行方向において、第1対象物における自律走行掃除機100に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する。具体的には、画像処理部130は、フロアマップ191に対応付けられた仮想的な基準軸に平行な一辺を含む画像に含まれる第1対象物の外接矩形を算出し、算出した外接矩形の基準軸に平行な一辺と接する画素であって、自律走行掃除機100の進行方向において、第1対象物における自律走行掃除機100に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する。本実施の形態において、画像処理部130は、制御ユニット270により実現される。
The
位置算出部140は、画像処理部130が算出した最近接画素の画素位置に基づいて自律走行掃除機100から第1対象物までの距離を算出し、算出した距離、及び、自律走行掃除機100の進行方向に基づいてフロアマップ191における第1対象物の位置を算出する処理部である。本実施の形態において、位置算出部140は、制御ユニット270により実現される。
The
補正部150は、自律走行掃除機100及び第1対象物それぞれの位置と高さ情報192とに基づいて、自律走行掃除機100及び第1対象物のフロアからの高さが互いに異なるか否かを判定し、自律走行掃除機100及び第1対象物のフロアからの高さが互いに異なると判定した場合、高さ情報192に基づいて位置算出部140が算出した距離を補正する。具体的には、補正部150は、自律走行掃除機100及び第1対象物それぞれの位置と高さ情報192とに基づいて、フロア面から自律走行掃除機100の底部(例えば、ボディ220の底面)までの距離と、フロア面から第1対象物の底部(例えば、第1対象物の底面)までの距離とが異なるか否かを判定し、自律走行掃除機100及び第1対象物のフロアからの高さが異なると判定した場合、高さ情報192に基づいて位置算出部140が算出した距離を補正する。例えば、補正部150は、自律走行掃除機100及び第1対象物それぞれの位置が乗り越え可能領域に位置するか否かを判定し、自律走行掃除機100及び第1対象物の一方が乗り越え可能領域に位置し、他方が乗り越え可能領域に位置しないと判定した場合、高さ情報192に基づいて位置算出部140が算出した距離を補正する。高さ情報192は、乗り越え可能領域の高さ、具体的には、乗り越え可能領域におけるフロアからの高さを示す情報であり、記憶部190に記憶されている。
The
なお、フロアからの高さが異なるとは、基準となるフロアのフロア面からの高さが異なることを意味する。例えば、自律走行掃除機100が走行するフロアにおいて、自律走行掃除機100が乗り越え可能な段差があり、当該フロアにおいて異なる高さのフロア面が存在する場合、基準となるフロアのフロア面からの高さが異なるフロア面もまた乗り越え可能領域として記憶部190は記憶している。
The difference in height from the floor means that the reference floor has a different height from the floor surface. For example, on a floor on which the autonomous traveling
例えば、乗り越え可能領域は、フロア上に自律走行掃除機100が乗り越え可能な対象物(第2対象物)が配置されている領域である。第2対象物は、自律走行掃除機100が乗り越え可能な物体であり、例えば、低背なカーペット等である。記憶部190は、例えば、第2対象物の種別に対する厚み、例えば、フロアからの第2対象物の上面までの幅を高さ情報192として記憶している。この場合、画像処理部130は、例えば、撮像部120が生成した画像から第2対象物の種別を特定する。補正部150は、例えば、画像処理部130に特定された第2対象物の種別に対する厚みに基づいて位置算出部140が算出した距離を補正する。
For example, the overridable area is an area where an object (second object) over which the autonomous traveling
また、例えば、画像処理部130は、撮像部120が生成した画像に含まれる第2対象物の外縁を算出し、算出した第2対象物の外縁の内側に、画像に含まれる第1対象物の最近接画素が位置しているか否かを判定する。この場合、位置算出部140は、画像処理部130が算出した第2対象物の外縁の内側に、画像に含まれる第1対象物の最近接画素が位置していると判定した場合、第1対象物が第2対象物上に位置していると判定する。一方、補正部150は、画像処理部130が算出した第2対象物の外縁の内側に、画像に含まれる第1対象物の最近接画素が位置していないと判定した場合、第1対象物が第2対象物上に位置していないと判定する。本実施の形態において、補正部150は、制御ユニット270により実現される。補正部150が実行する自律走行掃除機100と第1対象物との距離の補正の具体的な処理手順は、後述する。
Further, for example, the
走行制御部160は、例えば、各種センサが検出した情報から算出される自律走行掃除機100の位置に基づいて、走行部161を制御することで、自律走行掃除機100の進行方向等を制御する処理部である。走行部161は、走行制御部160に制御されて自律走行掃除機100を移動させるためのモータ等である。走行制御部160は、例えば、位置算出部140によって算出された自律走行掃除機100と第1対象物との距離を補正部150が補正した距離に基づいて、自律走行掃除機100の走行を制御する。走行制御部160及び走行部161は、例えば、駆動ユニット230によって実現される。
The traveling
掃除制御部170は、ごみを吸い込ませる等、フロアの掃除を制御する。本実施の形態において、掃除制御部170は、掃除ユニット240と、吸引ユニット250と、ごみ箱ユニット251とにより実現される。
The
走行制御部160及び掃除制御部170は、例えば、画像処理部130によって、フロア上に第1対象物が検出された場合、位置算出部140によって算出された距離、又は、補正部150によって補正された距離に基づいて、走行部161、吸引ユニット250等の制御を行う。
The
バッテリ180は、自律走行掃除機100が有する電子機器と電気的に接続され、当該電子機器に電力を供給するための電池である。
記憶部190は、各種処理部が実行する制御プログラムが記憶されているROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリである。記憶部190は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ等により実現される。
The
また、記憶部190には、フロアの間取りを示す情報であるフロアマップ191と、フロアマップに含まれる乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報192とが記憶されている。具体的には、記憶部190は、フロアの間取りを示し、自律走行掃除機100が乗り越え可能であり、且つ、フロアと高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ191、及び、乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報192を記憶している。
Further, the
[動作]
続いて、図4〜図8を参照して、自律走行掃除機100の動作について説明する。
[motion]
Subsequently, the operation of the autonomous traveling cleaner 100 will be described with reference to FIGS.
図4は、実施の形態に係る自律走行掃除機100の動作の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for describing an example of a processing procedure of the operation of the autonomous traveling
まず、自律走行掃除機100は、フロア上を移動しながら、乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ191を作成して、作成したフロアマップ191を記憶部190に記憶する(ステップS101)。上記したように、フロアマップ191は、例えば、外部の通信機器等から取得されてもよい。また、高さ情報192は、例えば、自律走行掃除機100がフロア上を移動しながら、フロア面との距離を測定する床面センサ276等を用いて、乗り越え可能領域における高さを検出することで取得されてもよいし、外部の通信機器等から取得されてもよい。
First, the autonomous traveling
次に、取得部110は、フロアに対する自律走行掃除機100の進行方向及びフロアマップ191における自律走行掃除機100の位置を取得する(ステップS102)。ステップS102において、取得部110は、例えば、駆動ユニット230から取得されるオドメトリ情報に基づいて、自律走行掃除機100の進行方向を取得し、且つ、マップ生成部が生成した自己位置情報を取得することで、自律走行掃除機100のフロアマップ191における位置を取得する。
Next, the
次に、撮像部120は、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで、進行方向に直交する面における複数の画素を含む画像を生成する(ステップS103)。具体的には、ステップS103では、自律走行掃除機100は、撮像部120によって自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで、進行方向に直交する面における複数の画素を含む画像を生成しながら、走行制御部160による走行の制御、掃除制御部170による掃除の制御をして、フロア上を掃除する。ステップS103で生成される画像は、例えば、マトリクス状に配置された複数の画素により構成されている。
Next, the
次に、画像処理部130は、撮像部120が生成した画像を画像処理することにより、当該画像に第1対象物が含まれているか否かを判定する(ステップS104)。ここで、第1対象物とは、例えば、フロア上に配置された物品である。より具体的には、第1対象物とは、例えば、障害物センサ273、測距センサ274等の各種センサで検出することができない予め定められた低背な物体である。画像処理部130は、例えば、ディープラーニング等を用いることで、画像に含まれる第1対象物を識別することで、第1対象物の種別を特定する。
Next, the
自律走行掃除機100は、画像処理部130によって、撮像部120が生成した画像に第1対象物が含まれていないと判定した場合(ステップS104でNo)、ステップS102に戻り、取得部110によって自律走行掃除機100の位置及び進行方向を取得し、撮像部120によって自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影しながら、フロア上を走行して掃除する。
When the
一方、画像処理部130は、撮像部120によって生成された画像に第1対象物が含まれていると判定した場合(ステップS104でYes)、画像に含まれる第1対象物における自律走行掃除機100に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する(ステップS105)。画像処理部130は、例えば、フロアマップ191に対応付けられた仮想的な基準軸に平行な一辺を含む画像に含まれる第1対象物の外接矩形を算出し、算出した外接矩形の基準軸に平行な一辺と接する画素であって、自律走行掃除機100の進行方向において、第1対象物における自律走行掃除機100に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する。
On the other hand, when the
次に、位置算出部140は、ステップS105において画像処理部130で算出した最近接画素の画素位置から、自律走行掃除機100から第1対象物までの距離を算出し、算出した距離と、自律走行掃除機100の進行方向と、フロアマップ191とから、フロアマップ191における第1対象物の位置を算出する(ステップS106)。
Next, the
次に、補正部150は、自律走行掃除機100及び第1対象物それぞれの位置が、乗り越え可能領域に位置するか否かを判定することで、自律走行掃除機100と第1対象物とがフロア上で異なる高さに位置しているか否かを判定する(ステップS107)。
Next, the
補正部150は、自律走行掃除機100及び第1対象物の一方が乗り越え可能領域に位置し、他方が乗り越え可能領域に位置しないと判定した場合、つまり、自律走行掃除機100と第1対象物とがフロア上で異なる高さに位置していると判定した場合(ステップS107でYes)、高さ情報192に基づいて位置算出部140が算出した自律走行掃除機100と第1対象物との距離を補正する。
The
一方、補正部150は、自律走行掃除機100及び第1対象物のいずれもが乗り越え可能領域に位置する、又は、いずれもが乗り越え可能領域に位置しないと判定した場合、つまり、自律走行掃除機100と第1対象物とがフロア上で同じ高さに位置していると判定した場合(ステップS107でNo)、位置算出部140が算出した自律走行掃除機100と第1対象物との距離を補正しない。
On the other hand, the
次に、自律走行掃除機100(例えば、走行制御部160及び掃除制御部170の少なくとも一方)は、ステップS108で補正部150が補正した距離、又は、ステップS106で位置算出部140が算出した距離に基づいて、制御を行う(ステップS109)。
Next, the autonomous traveling vacuum cleaner 100 (for example, at least one of the traveling
このように、自律走行掃除機100は、フロアと高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ191、及び、乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報192を記憶する記憶部190を参照しながら、撮像部120で撮影した第1対象物との距離を算出して、走行等の制御を行う。
As described above, the autonomous traveling
[距離の算出方法]
続いて、自律走行掃除機100が実行する対象物との距離の具体的な算出方法の詳細について説明する。
[Distance calculation method]
Subsequently, the details of a specific calculation method of the distance to the target performed by the autonomous traveling cleaner 100 will be described.
図5は、実施の形態に係る自律走行掃除機100の動作の一例を示す模式図である。具体的には、図5は、フロア400を上面視した場合の模式図である。図6は、図5に示す実施の形態に係る自律走行掃除機100が進行方向前方を撮影することで得られる画像300の一例を示す図である。なお、図5及び図6においては、乗り越え可能領域に第2対象物420が配置されている例を示している。また、第1対象物410は、第2対象物420上に配置されている。また、図5及び図6には、説明のために第2対象物420にハッチングを付して図示している。また、図5に示す一点鎖線の矢印の方向が自律走行掃除機100の進行方向であるとする。また、第1対象物について、実空間に位置する第1対象物を第1対象物410と呼称し、撮像部120が生成した画像300に含まれる第1対象物を第1対象物411と呼称する。また、第2対象物について、実空間に位置する第2対象物を第2対象物420と呼称し、撮像部120が生成した画像300に含まれる第2対象物を第2対象物421と呼称する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the operation of the autonomous traveling
図5に示すように、自律走行掃除機100が、破線矢印が示す進行方向に向かって進行しているとする。この場合に、撮像部120が、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで、図6に示す画像300を生成したとする。画像処理部130は、画像300における前記自律走行掃除機100に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素302の画素位置を算出する。画像処理部130は、例えば、画像300に含まれる第1対象物411の外接矩形を算出することで、外接矩形の下辺と接する画像300に含まれる第1対象物411の下端を、最近接画素302の画素位置として算出する。位置算出部140は、例えば、最近接画素302の画素位置と、予め定められた画像300の画素数とから、最近接画素302から画像300の下端までの距離V1を算出し、算出した距離V1に基づいて、自律走行掃除機100から第2対象物420までの距離を算出する。また、位置算出部140は、算出した自律走行掃除機100から第2対象物420までの距離、及び、自律走行掃除機の進行方向に基づいて、フロアマップ191における第1対象物410の位置、例えば、座標を算出する。
As shown in FIG. 5, it is assumed that the autonomous traveling cleaner 100 is traveling in the traveling direction indicated by the dashed arrow. In this case, it is assumed that the
なお、位置算出部140は、最近接画素302の画素位置が、画像300の横方向における中央から左右のいずれかにずれている場合、最近接画素302の画素位置に基づいて、フロアマップ191における第1対象物410の位置を算出してもよい。
When the pixel position of the
また、画像処理部130は、撮像部120が生成した画像について、フロアマップ191に対応付けられた基準軸を規定する。基準軸は、フロアマップ191の平面に平行な方向に対応する、画像300における基準軸であり、本実施の形態において、基準軸は、画像300の横方向、つまり、複数の画素の横並び方向と平行に規定される。
In addition, the
例えば、自律走行掃除機100は、撮像部120が自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで生成する画像に含まれる画素の位置に対する、進行方向における自律走行掃除機100と第1対象物410との距離を示す相関情報を予め記憶部190に記憶している。これにより、位置算出部140は、画像処理部130によって画像300含まれる最近接画素302の画素位置から、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を算出する。
For example, the autonomous traveling cleaner 100 includes the autonomous traveling cleaner 100 and the first object in the traveling direction with respect to the position of the pixel included in the image generated by the
具体的には、図7に示す自律走行掃除機100に搭載される撮像部120の高さdと、撮像部120の焦点距離fと、撮影角度θと、画像300における複数の画素の縦並び方向、言い換えると、基準軸に直交する方向の総画素数hと、最近接画素302の画素位置から画像300における複数の画素の縦並び方向における画像中心までの画像数yと、相関情報とから、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離が算出される。
Specifically, the height d of the
具体的には、位置算出部140が算出する自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離Lは、以下の式(1)から算出される。
Specifically, the distance L from the autonomous traveling
L=(d/y)×f 式(1) L = (d / y) × f Equation (1)
また、焦点距離fは、以下の式(2)から算出される。 The focal length f is calculated from the following equation (2).
f=(h/2)×1/tan(θ/2) 式(2) f = (h / 2) × 1 / tan (θ / 2) Equation (2)
上記式(1)及び(2)から、位置算出部140は、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を算出する。
From the above equations (1) and (2), the
上記算出方法は、自律走行掃除機100と第1対象物410とがフロア400からの高さが同じ高さに位置する場合、精度良く自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を算出できる。しかしながら、自律走行掃除機100と第1対象物410とがフロア400からの高さが異なる高さに位置する場合、例えば、自律走行掃除機100がフロア400上に位置し、且つ、第1対象物410がフロア400上に配置された厚さがΔdの第2対象物420上に位置する場合、位置算出部140は、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を精度良く算出できない。例えば、位置算出部140は、図7に示すように、上記式(1)及び(2)から、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離について、距離Zではなく距離Z1を算出することとなる。
When the height of the autonomous traveling
このように、例えば、自律走行掃除機100より第1対象物410の方がフロア400からの高さが高い位置に位置する場合、位置算出部140は、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を、算出すべき距離より大きく算出する。また、例えば、自律走行掃除機100より第1対象物410の方がフロア400からの高さが低い位置に位置する場合、位置算出部140は、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を、算出すべき距離より小さく算出する。
Thus, for example, when the
そこで、補正部150は、自律走行掃除機100と第1対象物410とが異なる高さに位置する場合、位置算出部140が算出した距離Z1を補正する。具体的には、補正部150は、例えば、自律走行掃除機100より第1対象物410の方がフロア400からの高さが高い位置に位置する場合、位置算出部140が算出した距離を小さくするように所定の距離だけ補正する。また、例えば、自律走行掃除機100より第1対象物410の方がフロア400からの高さが低い位置に位置する場合、位置算出部140が算出した距離を大きくするように所定の距離だけ算出する。
Therefore, when the autonomous traveling
具体的には、補正部150が距離Z1を補正する補正値ΔZは、以下の式(3)から算出される。
Specifically, the correction value ΔZ at which the
ΔZ=h/2y×tan(θ/2) 式(3) ΔZ = h / 2y × tan (θ / 2) Equation (3)
さらに、補正部150は、以下の式(4)から、位置算出部140が算出した距離Z1を補正して補正距離Z2を算出する。ここで、補正部150は、例えば、自律走行掃除機100より第1対象物410が高い位置に位置する場合、以下の式(4)から補正距離Z2を算出する。
Further, the correcting
Z2=Z1−ΔZ×Δd 式(4) Z2 = Z1−ΔZ × Δd Equation (4)
また、補正部150は、例えば、自律走行掃除機100より第1対象物410の方がフロア400からの高さが低い位置に位置する場合、以下の式(5)から補正距離Z2を算出する。
In addition, for example, when the
Z2=Z1+ΔZ×Δd 式(5) Z2 = Z1 + ΔZ × Δd Equation (5)
なお、Δdは、自律走行掃除機100及び第1対象物410それぞれが位置するフロア400からの高さの差を示す。例えば、Δdは、第2対象物420の厚みであり、記憶部190に記憶されている高さ情報192に含まれる値である。補正部150は、記憶部190に記憶されている高さ情報192に基づいてΔdを決定し、式(5)から、補正距離Z2を算出する。
Note that Δd indicates a difference in height from the
また、例えば、記憶部190が第2対象物420の種別に対する厚みを高さ情報192として記憶している場合、補正部150は、第2対象物420の種別に基づいて、Δdの値を決定する。画像処理部130は、例えば、撮像部120が生成した画像300から、第2対象物420の種別を特定する。画像処理部130は、例えば、ディープラーニング等を用いることで、画像300に含まれる第2対象物421を識別することで、第2対象物420の種別を特定する。補正部150は、例えば、画像処理部130に特定された第2対象物420の種別に対する厚みに基づいて、Δdを決定し、補正距離Z2を算出する。
Further, for example, when the
[変形例]
なお、位置算出部140は、撮像部120が生成した画像300に含まれる第1対象物411と第2対象物421との位置関係から、第1対象物410が第2対象物420上に位置しているか否かを判定してもよい。
[Modification]
Note that the
図8は、実施の形態に係る自律走行掃除機100が第1対象物410の位置を特定する処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図8においては、図4に示すステップS105までの処理手順と、ステップS107以降の処理手順とが同様であるため、説明を省略する。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in which the autonomous traveling
画像処理部130は、図4に示すステップS105の次に、撮像部120が生成した画像300に含まれる第2対象物421の外縁を算出する(ステップS201)。
After step S105 shown in FIG. 4, the
次に、画像処理部130は、ステップS201で算出した第2対象物421の外縁の内側に、画像300に含まれる第1対象物411の最近接画素302が位置しているか否かを判定する(ステップS202)。
Next, the
位置算出部140は、画像処理部130が算出した第2対象物421の外縁の内側に、画像300に含まれる第1対象物411の最近接画素302が位置していると判定した場合(ステップS202でYes)、第1対象物410が第2対象物420上に位置していると判定する(ステップS205)。
The
一方、位置算出部140は、画像処理部130が算出した第2対象物421の外縁の内側に、画像300に含まれる第1対象物411の最近接画素302が位置していないと判定した場合(ステップS202でNo)、第1対象物410が第2対象物420上に位置していないと判定する(ステップS204)。
On the other hand, when the
ステップS204又はステップS205の次に、位置算出部140は、図4に示すステップS105で画像処理部130が算出した最近接画素302の画素位置から、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を算出する(ステップS205)。
Subsequent to step S204 or step S205, the
こうすることで、位置算出部140は、第1対象物410が第2対象物420上に位置しているか否かを精度良く算出できる。
By doing so, the
なお、ステップS201で算出する第2対象物421の外縁は、一部でもよい。例えば、撮像部120が撮影することで生成した画像300の上側全てに第2対象物421が映っている場合、画像処理部130は、画像300に含まれる第2対象物421の下辺と、画像300の上辺、左辺、及び、右辺とで囲まれる領域を、第2対象物421の外縁の内側として判定する。
Note that the outer edge of the
[効果等]
以上のように、本実施の形態に係る自律走行掃除機100は、フロア400を自律的に走行して掃除する自律走行掃除機100であって、フロア400の間取りを示し、自律走行掃除機100が乗り越え可能であり、且つ、フロア400と高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ191、及び、乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報192を記憶する記憶部190と、フロアマップ191における自律走行掃除機100の位置、及び、自律走行掃除機100の進行方向を取得する取得部110と、自律走行掃除機100に配置され、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで画像300を生成する撮像部120と、撮像部120が生成した画像300に含まれる第1対象物411における自律走行掃除機100に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素302の画素位置を算出する画像処理部130と、最近接画素302の画素位置に基づいて自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離Z1を算出し、算出した距離Z1、及び、自律走行掃除機100の進行方向に基づいてフロアマップ191における第1対象物410の位置を算出する位置算出部140と、自律走行掃除機100及び第1対象物410それぞれの位置と高さ情報192とに基づいて、自律走行掃除機100及び第1対象物410のフロア400からの高さが異なるか否かを判定し、自律走行掃除機100及び第1対象物410のフロア400からの高さが異なると判定した場合、高さ情報192に基づいて位置算出部140が算出した距離Z1を補正する補正部150と、補正部150が補正した距離(補正距離Z2)に基づいて、自律走行掃除機100の走行を制御する走行制御部160と、を備える。
[Effects]
As described above, the autonomous traveling
このような構成によれば、自律走行掃除機100は、自律走行掃除機100と第1対象物410とのフロア400からの高さが異なる場合においても、複雑な画像処理を行うことなく、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を精度良く補正することができる。つまり、自律走行掃除機100によれば、撮像部120によって生成された画像300に基づいて、自律走行掃除機100と第1対象物410との距離を、従来より高い精度で算出することができる。
According to such a configuration, even when the height of the autonomous traveling cleaner 100 and the
また、例えば、乗り越え可能領域には、フロア400上に自律走行掃除機100が乗り越え可能な第2対象物420が配置されている。記憶部190は、例えば、第2対象物420の種別に対する厚みを高さ情報192として記憶している。例えば、画像処理部130は、さらに、撮像部120が生成した画像300から第2対象物420の種別を特定する。補正部150は、例えば、画像処理部130に特定された第2対象物420の種別に対する厚みに基づいて位置算出部140が算出した距離Z1を補正する。
In addition, for example, a
このような構成によれば、補正部150は、第2対象物420の厚みに応じて自律走行掃除機100と第1対象物410と距離を補正することができる。そのため、補正部150は、自律走行掃除機100と第1対象物410との距離をさらに精度良く補正することができる。
According to such a configuration, the
また、例えば、画像処理部130は、撮像部120が生成した画像300に含まれる第2対象物421の外縁を算出し、算出した第2対象物421の外縁の内側に、画像300に含まれる第1対象物411の最近接画素302が位置しているか否かを判定する。例えば、位置算出部140は、画像処理部130が算出した第2対象物421の外縁の内側に、画像300に含まれる第1対象物411の最近接画素302が位置していると判定した場合、第1対象物410が第2対象物420上に位置していると判定する。また、例えば、位置算出部140は、画像処理部130が算出した第2対象物421の外縁の内側に、画像300に含まれる第1対象物411の最近接画素302が位置していないと判定した場合、第1対象物410が第2対象物420上に位置していないと判定する。
Further, for example, the
このような構成によれば、補正部150は、第1対象物410が第2対象物420上に位置しているか否かをさらに精度良く判定できる。そのため、補正部150は、自律走行掃除機100と第1対象物410との距離をさらに精度良く補正することができる。
According to such a configuration, the
また、本実施の形態に係る自律走行掃除機100の制御方法は、フロア400を自律的に走行して掃除する自律走行掃除機100の制御方法であって、フロア400の間取りを示し、自律走行掃除機100が乗り越え可能であり、且つ、フロア400と高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ191、及び、乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報192を記憶する記憶部190を参照する参照ステップと、フロアマップ191における自律走行掃除機100の位置、及び、自律走行掃除機100の進行方向を取得する取得ステップと、自律走行掃除機100に配置され、自律走行掃除機100の進行方向前方を撮影することで画像300を生成する撮像ステップと、撮像ステップで生成した画像300に含まれる第1対象物411における自律走行掃除機100に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素302の画素位置を算出する画像処理ステップと、最近接画素302の画素位置に基づいて自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離Z1を算出し、算出した距離Z1、及び、自律走行掃除機100の進行方向に基づいてフロアマップ191における第1対象物410の位置を算出する位置算出ステップと、自律走行掃除機100及び第1対象物それぞれの位置と高さ情報192とに基づいて、自律走行掃除機100及び第1対象物410のフロア400からの高さが異なるか否かを判定し、自律走行掃除機100及び第1対象物410のフロアからの高さが異なると判定した場合、高さ情報192に基づいて位置算出ステップで算出した距離Z1を補正する補正ステップと、補正ステップで補正した距離(補正距離Z2)に基づいて、自律走行掃除機100の走行を制御する走行制御ステップと、を含む。
In addition, the control method of the autonomous traveling cleaner 100 according to the present embodiment is a control method of the autonomous traveling cleaner 100 that autonomously travels and cleans the
このような方法によれば、自律走行掃除機100と第1対象物410との高さが異なる場合においても、複雑な画像処理を行うことなく、自律走行掃除機100から第1対象物410までの距離を精度良く補正することができる。つまり、本実施の形態に係る制御方法によれば、撮像部120によって生成された画像300に基づいて、自律走行掃除機100と第1対象物410との距離をより精度良く算出することができる。
According to such a method, even when the height of the autonomous traveling
(その他の実施の形態)
以上、本発明に係る自律走行掃除機及び制御方法について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
As described above, the autonomous traveling vacuum cleaner and the control method according to the present invention have been described based on the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、上記実施の形態では、取得部110、画像処理部130、位置算出部140、補正部150等の処理部は、CPUと制御プログラムとによって構成されると説明した。しかしながら、これら処理部の構成は、これに限定されない。これら処理部は、専用の電子回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
For example, in the above embodiment, it has been described that the processing units such as the
上記実施の形態において、画像処理部130、位置算出部140、補正部150等の処理部の構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、或いは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)又はプロセッサ等のプログラム実行部が、HDD(Hard Disk Drive)又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
In the above-described embodiment, all or some of the components of the processing unit such as the
また、処理部の構成要素は、1つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。1つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。 Further, the components of the processing unit may be configured by one or a plurality of electronic circuits. Each of the one or more electronic circuits may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit.
1つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、IC(Integrated Circuit)又はLSI(Large Scale Integration)等が含まれてもよい。IC又はLSIは、1つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、IC又はLSIと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又は、ULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるかもしれない。また、LSIの製造後にプログラムされるFPGA(Field Programmable Gate Array)も同じ目的で使うことができる。 One or a plurality of electronic circuits may include, for example, a semiconductor device, an integrated circuit (IC), or a large scale integration (LSI). The IC or LSI may be integrated on one chip, or may be integrated on a plurality of chips. Here, the term is referred to as an IC or an LSI, but the term is changed depending on the degree of integration, and may be referred to as a system LSI, a VLSI (very large scale integration), or a ULSI (ultra large scale integration). An FPGA (Field Programmable Gate Array) programmed after manufacturing the LSI can be used for the same purpose.
また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。或いは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、HDD若しくは半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Further, general or specific aspects of the present invention may be realized by a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, or a computer program. Alternatively, it may be realized by a non-transitory computer-readable recording medium such as an optical disk, an HDD, or a semiconductor memory in which the computer program is stored. Further, the present invention may be realized by any combination of a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, a form obtained by performing various modifications that can be conceived by those skilled in the art to each embodiment, and a combination of components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention are realized. Embodiments are also included in the present invention.
本発明は、家屋内等のフロアを自動的に掃除する自律走行掃除機に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to an autonomous traveling vacuum cleaner for automatically cleaning a floor such as a house.
100 自律走行掃除機
110 取得部
120 撮像部
130 画像処理部
140 位置算出部
150 補正部
160 走行制御部
161 走行部
170 掃除制御部
180 バッテリ
190 記憶部
191 フロアマップ
192 高さ情報
220 ボディ
221 吸込口
230 駆動ユニット
240 掃除ユニット
250 吸引ユニット
251 ごみ箱ユニット
270 制御ユニット
271 発信部
272 受信部
273 障害物センサ
274 測距センサ
275 カメラ
276 床面センサ
277 塵埃量センサ
279 キャスター
300 画像
302 最近接画素
400 フロア
410、411 第1対象物
420、421 第2対象物
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記フロアの間取りを示し、前記自律走行掃除機が乗り越え可能であり、且つ、前記フロアと高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ、及び、前記乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報を記憶する記憶部と、
前記フロアマップにおける前記自律走行掃除機の位置、及び、前記自律走行掃除機の進行方向を取得する取得部と、
前記自律走行掃除機に配置され、前記自律走行掃除機の進行方向前方を撮影することで画像を生成する撮像部と、
前記撮像部が生成した前記画像に含まれる第1対象物における前記自律走行掃除機に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する画像処理部と、
前記最近接画素の画素位置に基づいて前記自律走行掃除機から前記第1対象物までの距離を算出し、算出した距離、及び、前記自律走行掃除機の進行方向に基づいて前記フロアマップにおける前記第1対象物の位置を算出する位置算出部と、
前記自律走行掃除機及び前記第1対象物それぞれの位置と前記高さ情報とに基づいて、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なるか否かを判定し、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なると判定した場合、前記高さ情報に基づいて前記位置算出部が算出した距離を補正する補正部と、
前記補正部が補正した距離に基づいて、前記自律走行掃除機の走行を制御する走行制御部と、を備える
自律走行掃除機。 An autonomous traveling vacuum cleaner that autonomously runs and cleans the floor,
The floor map indicates the floor plan, the autonomous traveling vacuum cleaner is capable of overcoming, and a floor map including area information indicating an overcoming area having a different height from the floor, and a height of the overcoming area. A storage unit for storing height information;
An acquisition unit that acquires a position of the autonomous traveling cleaner in the floor map, and a traveling direction of the autonomous traveling cleaner;
An imaging unit that is arranged in the autonomous traveling vacuum cleaner and generates an image by photographing a forward direction of the autonomous traveling vacuum cleaner,
An image processing unit that calculates a pixel position of a closest pixel that is a pixel corresponding to a position closest to the autonomous traveling cleaner in the first object included in the image generated by the imaging unit;
The distance from the autonomous traveling cleaner to the first object is calculated based on the pixel position of the closest pixel, and the calculated distance, and the direction in the floor map based on the traveling direction of the autonomous traveling cleaner. A position calculation unit that calculates the position of the first object;
Based on the position and the height information of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object, it is determined whether the height of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object from the floor is different. A correction unit that corrects the distance calculated by the position calculation unit based on the height information when it is determined that the heights of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object from the floor are different;
A traveling control unit that controls traveling of the autonomous traveling cleaner based on the distance corrected by the correction unit.
前記記憶部は、前記第2対象物の種別に対する厚みを前記高さ情報として記憶し、
前記画像処理部は、さらに、前記撮像部が生成した前記画像から前記第2対象物の種別を特定し、
前記補正部は、前記画像処理部に特定された前記第2対象物の種別に対する厚みに基づいて前記位置算出部が算出した距離を補正する
請求項1に記載の自律走行掃除機。 In the overcoming area, a second object that the autonomous traveling vacuum cleaner can overcome is arranged on the floor,
The storage unit stores a thickness for the type of the second object as the height information,
The image processing unit further specifies the type of the second object from the image generated by the imaging unit,
The autonomous traveling cleaner according to claim 1, wherein the correction unit corrects the distance calculated by the position calculation unit based on a thickness for the type of the second object specified by the image processing unit.
前記位置算出部は、
前記画像処理部が算出した前記第2対象物の外縁の内側に、前記画像に含まれる前記第1対象物の前記最近接画素が位置していると判定した場合、前記第1対象物が前記第2対象物上に位置していると判定し、
前記画像処理部が算出した前記第2対象物の外縁の内側に、前記画像に含まれる前記第1対象物の前記最近接画素が位置していないと判定した場合、前記第1対象物が前記第2対象物上に位置していないと判定する
請求項2に記載の自律走行掃除機。 The image processing unit calculates an outer edge of the second object included in the image generated by the imaging unit, and calculates the first object included in the image inside the calculated outer edge of the second object. Determining whether the closest pixel of the object is located,
The position calculation unit,
When it is determined that the nearest pixel of the first object included in the image is located inside the outer edge of the second object calculated by the image processing unit, the first object is It is determined that it is located on the second object,
If it is determined that the nearest pixel of the first object included in the image is not located inside the outer edge of the second object calculated by the image processing unit, the first object is The autonomous traveling cleaner according to claim 2, wherein it is determined that the cleaner is not located on the second object.
前記フロアの間取りを示し、前記自律走行掃除機が乗り越え可能であり、且つ、前記フロアと高さの異なる乗り越え可能領域を示す領域情報を含むフロアマップ、及び、前記乗り越え可能領域の高さを示す高さ情報を記憶する記憶部を参照する参照ステップと、
前記フロアマップにおける前記自律走行掃除機の位置、及び、前記自律走行掃除機の進行方向を取得する取得ステップと、
前記自律走行掃除機に配置され、前記自律走行掃除機の進行方向前方を撮影することで画像を生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップで生成した前記画像に含まれる第1対象物における前記自律走行掃除機に最も近い箇所に対応する画素である最近接画素の画素位置を算出する画像処理ステップと、
前記最近接画素の画素位置に基づいて前記自律走行掃除機から前記第1対象物までの距離を算出し、算出した距離、及び、前記自律走行掃除機の進行方向に基づいて前記フロアマップにおける前記第1対象物の位置を算出する位置算出ステップと、
前記自律走行掃除機及び前記第1対象物それぞれの位置と前記高さ情報とに基づいて、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なるか否かを判定し、前記自律走行掃除機及び前記第1対象物の前記フロアからの高さが異なると判定した場合、前記高さ情報に基づいて前記位置算出ステップで算出した距離を補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正した距離に基づいて、前記自律走行掃除機の走行を制御する走行制御ステップと、を含む
制御方法。 An autonomous traveling vacuum cleaner control method for autonomously traveling and cleaning a floor,
The floor map indicates the floor plan, the autonomous traveling vacuum cleaner is capable of overcoming, and a floor map including area information indicating an overcoming area having a different height from the floor, and a height of the overcoming area. A reference step of referring to a storage unit that stores height information;
An acquisition step of acquiring a position of the autonomous traveling cleaner in the floor map, and an advancing direction of the autonomous traveling cleaner;
An imaging step that is arranged in the autonomous traveling vacuum cleaner and generates an image by photographing the front in the traveling direction of the autonomous traveling vacuum cleaner,
An image processing step of calculating a pixel position of a closest pixel which is a pixel corresponding to a position closest to the autonomous traveling cleaner in the first object included in the image generated in the imaging step;
The distance from the autonomous traveling cleaner to the first object is calculated based on the pixel position of the closest pixel, and the calculated distance, and the direction in the floor map based on the traveling direction of the autonomous traveling cleaner. A position calculating step of calculating a position of the first object;
Based on the position and the height information of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object, it is determined whether the height of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object from the floor is different. A correction step of correcting the distance calculated in the position calculation step based on the height information, when it is determined that the height of the autonomous traveling vacuum cleaner and the first object from the floor are different,
A travel control step of controlling travel of the autonomous traveling cleaner based on the distance corrected in the correction step.
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WO2022095320A1 (en) * | 2020-11-04 | 2022-05-12 | 深圳市普森斯科技有限公司 | Carpet recognition-based cleaning method for robot mop, electronic device, and storage medium |
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