JP3003260B2 - じゅうたん目検出装置とこれを有する移動作業ロボット - Google Patents
じゅうたん目検出装置とこれを有する移動作業ロボットInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動床面掃除機・自
動床面仕上げ装置等の走行床面のじゅうたん目の方向と
強さを検出するじゅうたん目検出装置と、これを用いて
走行制御を行なう移動作業ロボットに関するものであ
る。
動床面仕上げ装置等の走行床面のじゅうたん目の方向と
強さを検出するじゅうたん目検出装置と、これを用いて
走行制御を行なう移動作業ロボットに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、作業機器に走行駆動装置・センサ
類および走行制御装置等の機能を付加して作業の自動化
を図った各種の移動作業ロボットが開発されている。
類および走行制御装置等の機能を付加して作業の自動化
を図った各種の移動作業ロボットが開発されている。
【0003】この種の移動作業ロボットの中でも例え
ば、床面清掃、床面仕上げ等の作業のように作業領域全
体を隈なく移動させる必要のあるものは、直進移動と進
行方向を反転する反転運動の組合せにより往復移動を繰
り返すものが多い。例えば、自走式掃除機は、清掃機能
として本体底部に吸込みノズルやブラシなどを備え、移
動機能として走行および操舵手段と、走行時の障害物を
検知する障害物検知手段と、位置を認識する位置認識手
段とを備え、この障害物検知手段によって清掃場所の周
囲の壁などに沿って移動しつつ、位置認識手段によって
清掃区域を認識し、その清掃区域内を、例えば直進移動
と反転運動の組合せにより往復移動を繰り返して清掃区
域全体を清掃するものである。
ば、床面清掃、床面仕上げ等の作業のように作業領域全
体を隈なく移動させる必要のあるものは、直進移動と進
行方向を反転する反転運動の組合せにより往復移動を繰
り返すものが多い。例えば、自走式掃除機は、清掃機能
として本体底部に吸込みノズルやブラシなどを備え、移
動機能として走行および操舵手段と、走行時の障害物を
検知する障害物検知手段と、位置を認識する位置認識手
段とを備え、この障害物検知手段によって清掃場所の周
囲の壁などに沿って移動しつつ、位置認識手段によって
清掃区域を認識し、その清掃区域内を、例えば直進移動
と反転運動の組合せにより往復移動を繰り返して清掃区
域全体を清掃するものである。
【0004】図9はこの種の移動作業ロボットの動作の
一例を示すもので、移動作業ロボットの本体1は移動開
始点Sから直進移動でスタートし、前方の壁(W1)に
近づくと右にUターン動作を行ない作業幅Lだけ作業方
向Aに変位した位置から直進移動を行なう。次に、同様
に前方の壁(W2)に到達すると今度は左にUターン動
作を行ない再び作業幅Lだけ作業方向Aに変位した位置
から直進移動を行なう。そして、上記の動作を繰り返し
ながら側方の壁(W3)の近くまで移動し、Uターン動
作ができなくなれば、この地点を終了点Fとして作業を
終了するものである。
一例を示すもので、移動作業ロボットの本体1は移動開
始点Sから直進移動でスタートし、前方の壁(W1)に
近づくと右にUターン動作を行ない作業幅Lだけ作業方
向Aに変位した位置から直進移動を行なう。次に、同様
に前方の壁(W2)に到達すると今度は左にUターン動
作を行ない再び作業幅Lだけ作業方向Aに変位した位置
から直進移動を行なう。そして、上記の動作を繰り返し
ながら側方の壁(W3)の近くまで移動し、Uターン動
作ができなくなれば、この地点を終了点Fとして作業を
終了するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の移動作業ロボットでは、作業区域の床面が毛
足の長いカットパイルカーペット等のようにじゅうたん
目の強いじゅうたんで、じゅうたん目が直進方向と直角
方向となっている場合には、走行中に本体が徐々にじゅ
うたん目方向に流され、作業のやり残しが生じたり、作
業効率が低下するという問題があった。例えば図10に
示すように、じゅうたん目が作業方向Aと同じ方向にあ
る場合(1)には、作業幅が走行中に徐々に大きくなり
作業のやり残しが生じ、逆にじゅうたん目が作業方向A
と反対方向にある場合(2)には、作業幅が走行中に徐
々に小さくなるため作業が進まず作業効率が低下してし
まうことがあった。
うな従来の移動作業ロボットでは、作業区域の床面が毛
足の長いカットパイルカーペット等のようにじゅうたん
目の強いじゅうたんで、じゅうたん目が直進方向と直角
方向となっている場合には、走行中に本体が徐々にじゅ
うたん目方向に流され、作業のやり残しが生じたり、作
業効率が低下するという問題があった。例えば図10に
示すように、じゅうたん目が作業方向Aと同じ方向にあ
る場合(1)には、作業幅が走行中に徐々に大きくなり
作業のやり残しが生じ、逆にじゅうたん目が作業方向A
と反対方向にある場合(2)には、作業幅が走行中に徐
々に小さくなるため作業が進まず作業効率が低下してし
まうことがあった。
【0006】そこで本発明は、上記従来の問題点を解決
するもので、このような作業区域の床面のじゅうたん目
の方向と強さを検出するじゅうたん目検出装置を提供す
ることを第一の目的としている。
するもので、このような作業区域の床面のじゅうたん目
の方向と強さを検出するじゅうたん目検出装置を提供す
ることを第一の目的としている。
【0007】また、このじゅうたん目検出装置を用い
て、作業区域の床面が目の強いじゅうたんであっても、
作業のやり残しが生じたり、作業効率が低下することな
く作業を行なえる移動作業ロボットを提供することを第
二の目的としている。
て、作業区域の床面が目の強いじゅうたんであっても、
作業のやり残しが生じたり、作業効率が低下することな
く作業を行なえる移動作業ロボットを提供することを第
二の目的としている。
【0008】さらに、第二の目的に関連し、あらかじめ
基準値の設定をしなくてもじゅうたん目検出が正確に行
なえ、作業のやり残しが生じたり、作業効率が低下する
ことのない移動作業ロボットを提供することを第三の目
的としている。
基準値の設定をしなくてもじゅうたん目検出が正確に行
なえ、作業のやり残しが生じたり、作業効率が低下する
ことのない移動作業ロボットを提供することを第三の目
的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るための本発明の第一の手段は、走行する本体に設け床
面と当接するローラーから成る当接部を有した検出レバ
ーと、検出レバーを水平方向に回転自在に支持する回転
支持部と、検出レバーの回転角度を検知する角度検知手
段とを備え、走行中の本体に対する検出レバーの角度か
らじゅうたん目を検出するじゅうたん目検出装置とする
ものである。
るための本発明の第一の手段は、走行する本体に設け床
面と当接するローラーから成る当接部を有した検出レバ
ーと、検出レバーを水平方向に回転自在に支持する回転
支持部と、検出レバーの回転角度を検知する角度検知手
段とを備え、走行中の本体に対する検出レバーの角度か
らじゅうたん目を検出するじゅうたん目検出装置とする
ものである。
【0010】また第二の目的を達成するための本発明の
第二の手段は、上記のじゅうたん目検出装置と、本体を
移動させる駆動装置および操舵装置と、本体の方向を計
測する方向計測装置と、上記駆動装置と操舵装置とを制
御し本体の走行制御を行なう走行制御装置と、清掃等の
作業を行なう作業装置とを具備し、上記走行制御装置は
方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目標方向に
直進走行させる直進手段と、上記じゅうたん目検出装置
の角度検知手段の出力と基準値との比較によりじゅうた
ん目によるずれの大きさを演算するじゅうたんずれ演算
手段と、じゅうたんずれ演算手段の結果に基づき本体の
走行経路の補正を行なう走行補正手段とを有した移動作
業ロボットとするものである。
第二の手段は、上記のじゅうたん目検出装置と、本体を
移動させる駆動装置および操舵装置と、本体の方向を計
測する方向計測装置と、上記駆動装置と操舵装置とを制
御し本体の走行制御を行なう走行制御装置と、清掃等の
作業を行なう作業装置とを具備し、上記走行制御装置は
方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目標方向に
直進走行させる直進手段と、上記じゅうたん目検出装置
の角度検知手段の出力と基準値との比較によりじゅうた
ん目によるずれの大きさを演算するじゅうたんずれ演算
手段と、じゅうたんずれ演算手段の結果に基づき本体の
走行経路の補正を行なう走行補正手段とを有した移動作
業ロボットとするものである。
【0011】さらに第三の目的を達成するための本発明
の第三の手段は、上記のじゅうたん目検出装置と、本体
を移動させる駆動装置および操舵装置と、本体の方向を
計測する方向計測装置と、上記駆動装置と操舵装置とを
制御し本体の走行制御を行なう走行制御装置と、清掃等
の作業を行なう作業装置とを具備し、上記走行制御装置
は方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目標方向
に直進走行させる直進手段と、直進手段により往復直進
走行したときの往復時それぞれの上記じゅうたん目検出
装置の角度検知手段の出力に基づいてじゅうたん目によ
るずれの大きさを演算するじゅうたんずれ演算手段と、
じゅうたんずれ演算手段の結果に基づき本体の走行経路
の補正を行なう走行補正手段とを有した移動作業ロボッ
トとするものである。
の第三の手段は、上記のじゅうたん目検出装置と、本体
を移動させる駆動装置および操舵装置と、本体の方向を
計測する方向計測装置と、上記駆動装置と操舵装置とを
制御し本体の走行制御を行なう走行制御装置と、清掃等
の作業を行なう作業装置とを具備し、上記走行制御装置
は方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目標方向
に直進走行させる直進手段と、直進手段により往復直進
走行したときの往復時それぞれの上記じゅうたん目検出
装置の角度検知手段の出力に基づいてじゅうたん目によ
るずれの大きさを演算するじゅうたんずれ演算手段と、
じゅうたんずれ演算手段の結果に基づき本体の走行経路
の補正を行なう走行補正手段とを有した移動作業ロボッ
トとするものである。
【0012】
【作用】本発明の第一の手段によるじゅうたん目検出装
置は、これを本体が走行することにより、床面に当接し
た当接部が床面の状態に応じて受けた水平方向の力を検
出レバーを介して回転角度として検知できるので、じゅ
うたん目の方向および目の強さが検出できるものであ
る。
置は、これを本体が走行することにより、床面に当接し
た当接部が床面の状態に応じて受けた水平方向の力を検
出レバーを介して回転角度として検知できるので、じゅ
うたん目の方向および目の強さが検出できるものであ
る。
【0013】また、本発明の第二の手段によれば、直進
手段により直進走行中のじゅうたん目検出装置の角度検
知手段の出力とあらかじめ設定した基準値との比較によ
りじゅうたんによる直進の方向ずれの向きと大きさを演
算し、この演算結果を直進手段の目標方向の補正値とす
ることにより、じゅうたん目の影響を補正して直進走行
が可能になるので、作業のやり残しが生じたり、作業効
率が低下することなく作業が行なえるものである。
手段により直進走行中のじゅうたん目検出装置の角度検
知手段の出力とあらかじめ設定した基準値との比較によ
りじゅうたんによる直進の方向ずれの向きと大きさを演
算し、この演算結果を直進手段の目標方向の補正値とす
ることにより、じゅうたん目の影響を補正して直進走行
が可能になるので、作業のやり残しが生じたり、作業効
率が低下することなく作業が行なえるものである。
【0014】さらに、本発明の第三の手段によれば、直
進手段により往復直進走行したときの往復時それぞれの
じゅうたん目検出装置の角度検知手段の出力に基づいて
直進の方向ずれの向きと大きさを演算し、この演算結果
を直進手段の目標方向の補正値とすることにより、じゅ
うたん目の影響を補正して直進走行が可能になるので、
作業のやり残しが生じたり、作業効率が低下することな
く作業が行なえるものであり、本発明の第二の手段によ
るもののようにあらかじめ基準値を設定する必要がなく
なる。
進手段により往復直進走行したときの往復時それぞれの
じゅうたん目検出装置の角度検知手段の出力に基づいて
直進の方向ずれの向きと大きさを演算し、この演算結果
を直進手段の目標方向の補正値とすることにより、じゅ
うたん目の影響を補正して直進走行が可能になるので、
作業のやり残しが生じたり、作業効率が低下することな
く作業が行なえるものであり、本発明の第二の手段によ
るもののようにあらかじめ基準値を設定する必要がなく
なる。
【0015】
【実施例】(実施例1) 以下、本発明の第一の手段及び第二の手段の実施例を自
走式掃除機を例にとって添付図面に基づいて説明する。
走式掃除機を例にとって添付図面に基づいて説明する。
【0016】図1・図2は本実施例の全体構成を示す。
図において、11は自走式掃除機の本体、12L・12
Rはそれぞれ本体11の左右後方に設けた駆動輪で、駆
動モータ13L・13Rで左右独立に駆動される。1
3’L・13’Rはそれぞれ駆動モータ13L・13R
に接続されたロータリエンコーダ等からなる回転検出器
で、駆動モータ13L・13Rの軸回転数を検出する。
14Aは、検出レバー14Bに回転自在に取り付けられ
たローラーからなり、床面Bに当接する当接部である。
14Cは検出レバー14Bを水平方向に回転自在に支持
する回転支持部、14Dは検出レバー14Bの回転角度
を検知する角度検知手段で、ロータリエンコーダまたは
ポテンショメータ等からなる。以上、14A・14B・
14C・14Dは、本発明の第1の手段であるじゅうた
ん目検出装置を構成している。また当接部14Aのロー
ラーは、本体11の重量を支える従輪を兼ねている。以
上、駆動輪12L・12R、駆動モータ13L・13
R、当接部14Aで本体11を移動させる駆動兼操舵装
置を構成している。15は本体11の側部から前部にか
けて本体11より突出する左右2つの可動体で、周囲に
は弾性材からなる緩衝体16が取り付けられている。こ
の可動体15は、本体11に保持部17を介して取り付
けられ、回動自在に支持されている。18は、本体11
の後部に取り付けられた緩衝体である。19は回転板2
0の周囲に植毛されたブラシで、可動体15に設けたモ
ータ21によって床面Bと平行に本体11の内側方向に
回転駆動され、床面B上のごみを掃くようになってい
る。22は電動送風機、23は集塵室、24、25はそ
の内部に設けたフィルターである。26は本体11の底
部中央に設けた床ノズルで、接続パイプ27を介して集
塵室23と接続している。以上ブラシ19・モータ21
・電動送風機・集塵室23・フィルター24・25は、
清掃作業を行う作業装置を構成している。28は操作部
29に設けられた操作ボタンである。30は本体11の
方向を計測する方向計測装置で、本実施例ではレートジ
ャイロおよびこの出力を積分する積分器などからなる。
31は本体11の周囲に設けられた超音波センサ等から
なる測距センサで、本体11の前方・左右側方および後
方にある物体までの距離を測定して障害物を検出する障
害物検知装置を構成している。32は上記方向計測装置
30および障害物検知装置からのデータに基づいて駆動
モータ13L・13Rを制御し、本体の走行制御を行な
う走行制御装置である。33は全体に電力を供給する蓄
電池等からなる電源である。
図において、11は自走式掃除機の本体、12L・12
Rはそれぞれ本体11の左右後方に設けた駆動輪で、駆
動モータ13L・13Rで左右独立に駆動される。1
3’L・13’Rはそれぞれ駆動モータ13L・13R
に接続されたロータリエンコーダ等からなる回転検出器
で、駆動モータ13L・13Rの軸回転数を検出する。
14Aは、検出レバー14Bに回転自在に取り付けられ
たローラーからなり、床面Bに当接する当接部である。
14Cは検出レバー14Bを水平方向に回転自在に支持
する回転支持部、14Dは検出レバー14Bの回転角度
を検知する角度検知手段で、ロータリエンコーダまたは
ポテンショメータ等からなる。以上、14A・14B・
14C・14Dは、本発明の第1の手段であるじゅうた
ん目検出装置を構成している。また当接部14Aのロー
ラーは、本体11の重量を支える従輪を兼ねている。以
上、駆動輪12L・12R、駆動モータ13L・13
R、当接部14Aで本体11を移動させる駆動兼操舵装
置を構成している。15は本体11の側部から前部にか
けて本体11より突出する左右2つの可動体で、周囲に
は弾性材からなる緩衝体16が取り付けられている。こ
の可動体15は、本体11に保持部17を介して取り付
けられ、回動自在に支持されている。18は、本体11
の後部に取り付けられた緩衝体である。19は回転板2
0の周囲に植毛されたブラシで、可動体15に設けたモ
ータ21によって床面Bと平行に本体11の内側方向に
回転駆動され、床面B上のごみを掃くようになってい
る。22は電動送風機、23は集塵室、24、25はそ
の内部に設けたフィルターである。26は本体11の底
部中央に設けた床ノズルで、接続パイプ27を介して集
塵室23と接続している。以上ブラシ19・モータ21
・電動送風機・集塵室23・フィルター24・25は、
清掃作業を行う作業装置を構成している。28は操作部
29に設けられた操作ボタンである。30は本体11の
方向を計測する方向計測装置で、本実施例ではレートジ
ャイロおよびこの出力を積分する積分器などからなる。
31は本体11の周囲に設けられた超音波センサ等から
なる測距センサで、本体11の前方・左右側方および後
方にある物体までの距離を測定して障害物を検出する障
害物検知装置を構成している。32は上記方向計測装置
30および障害物検知装置からのデータに基づいて駆動
モータ13L・13Rを制御し、本体の走行制御を行な
う走行制御装置である。33は全体に電力を供給する蓄
電池等からなる電源である。
【0017】図3は本実施例の制御ブロック図で、方向
計測装置30、測距センサ31、回転検出器13’L・
13’Rおよび角度検知手段14Dは、走行制御装置3
2にその出力を入力している。走行制御装置32は、こ
れらのデータを判断して駆動モータ13Lおよび13R
に制御信号を出力する。本実施例では、この駆動モータ
13Lおよび13Rの回転速度を制御することにより、
左右の駆動輪12L・12Rの回転速度を独立に制御
し、本体11の駆動および操舵を行なっている。つまり
いわゆるPWS方式の駆動を行なっている。
計測装置30、測距センサ31、回転検出器13’L・
13’Rおよび角度検知手段14Dは、走行制御装置3
2にその出力を入力している。走行制御装置32は、こ
れらのデータを判断して駆動モータ13Lおよび13R
に制御信号を出力する。本実施例では、この駆動モータ
13Lおよび13Rの回転速度を制御することにより、
左右の駆動輪12L・12Rの回転速度を独立に制御
し、本体11の駆動および操舵を行なっている。つまり
いわゆるPWS方式の駆動を行なっている。
【0018】さて、ここでじゅうたん上を直進走行する
場合のじゅうたん目の影響について図4を用いて説明す
る。図において(1)は、走行床面がじゅうたんのない
平坦なベアフロアの場合の本体11の移動軌跡を示す。
このときじゅうたんがないので当然じゅうたん目の影響
はなく、本体11は走行制御装置32の直進手段により
直進制御を行ないその移動軌跡は走行開始時の本体11
の方向と一致した直線aになる。しかしながら、例えば
(2)に示すように、床面をじゅうたん目が左から右の
方向にあるじゅうたんに変えて同条件で直進走行させる
と、本体11は走行制御装置32の直進手段により目標
ラインL1に乗るように直進制御を行なうが、実際の移
動軌跡は、本体11は常に走行開始時の方向を向いてい
るのもかかわらず目標ラインL1の方向から右へ角度θ
だけ傾いた直線bになる。すなわち本発明者らは本体1
1がじゅうたん上を直進走行する場合には、本体11の
直進距離に比例して本体11がじゅうたん目の方向に横
すべりすることを見いだし、この横すべりの度合を表わ
す角度偏差θはじゅうたんによってほぼ固有であり、数
度程度であることを確認している。そこで、例えば図4
(3)に示すように、角度偏差θをあらかじめ測定した
じゅうたん上で、直進手段の目標ラインを走行開始時の
方向から左に角度θ傾いた直線L2として(2)と同条
件で直進走行させると、そのときの移動軌跡は走行開始
時の本体11の方向と一致した直線cになる。同様に
(4)に示すように、走行開始方向を(3)と反対方向
に直進走行させる場合は、直進手段の目標ラインを走行
開始時の方向から右に角度θ傾いた直線L3として直進
走行させれば、移動軌跡は走行開始時の本体11の方向
と一致した直線dになる。このように、じゅうたん上を
直進走行する場合は、じゅうたん目の方向とその目の強
さに応じて直進手段の目標ラインの方向を変えることに
より本体11の移動軌跡が補正できることが分かってい
る。
場合のじゅうたん目の影響について図4を用いて説明す
る。図において(1)は、走行床面がじゅうたんのない
平坦なベアフロアの場合の本体11の移動軌跡を示す。
このときじゅうたんがないので当然じゅうたん目の影響
はなく、本体11は走行制御装置32の直進手段により
直進制御を行ないその移動軌跡は走行開始時の本体11
の方向と一致した直線aになる。しかしながら、例えば
(2)に示すように、床面をじゅうたん目が左から右の
方向にあるじゅうたんに変えて同条件で直進走行させる
と、本体11は走行制御装置32の直進手段により目標
ラインL1に乗るように直進制御を行なうが、実際の移
動軌跡は、本体11は常に走行開始時の方向を向いてい
るのもかかわらず目標ラインL1の方向から右へ角度θ
だけ傾いた直線bになる。すなわち本発明者らは本体1
1がじゅうたん上を直進走行する場合には、本体11の
直進距離に比例して本体11がじゅうたん目の方向に横
すべりすることを見いだし、この横すべりの度合を表わ
す角度偏差θはじゅうたんによってほぼ固有であり、数
度程度であることを確認している。そこで、例えば図4
(3)に示すように、角度偏差θをあらかじめ測定した
じゅうたん上で、直進手段の目標ラインを走行開始時の
方向から左に角度θ傾いた直線L2として(2)と同条
件で直進走行させると、そのときの移動軌跡は走行開始
時の本体11の方向と一致した直線cになる。同様に
(4)に示すように、走行開始方向を(3)と反対方向
に直進走行させる場合は、直進手段の目標ラインを走行
開始時の方向から右に角度θ傾いた直線L3として直進
走行させれば、移動軌跡は走行開始時の本体11の方向
と一致した直線dになる。このように、じゅうたん上を
直進走行する場合は、じゅうたん目の方向とその目の強
さに応じて直進手段の目標ラインの方向を変えることに
より本体11の移動軌跡が補正できることが分かってい
る。
【0019】また、じゅうたん目検出装置の当接部14
Aは、検出レバー14Bと回転支持部14Cにより本体
11に対して水平方向に回転自在に支持されているの
で、本体11の走行時には常に走行方向を向くことにな
る。すなわち、図4の(1)の例では、当接部14Aは
直線aの方向を向き、(2)の例では、当接部14Aは
直線bの方向を向くことになる。
Aは、検出レバー14Bと回転支持部14Cにより本体
11に対して水平方向に回転自在に支持されているの
で、本体11の走行時には常に走行方向を向くことにな
る。すなわち、図4の(1)の例では、当接部14Aは
直線aの方向を向き、(2)の例では、当接部14Aは
直線bの方向を向くことになる。
【0020】図5は本実施例の制御方法を示すフローチ
ャートである。34は角度検知手段14Dの出力角度
と、じゅうたんのない平坦なベアフロア上を直進走行す
る場合の基準値(角度値)との比較によりじゅうたん目
による角度偏差を演算するじゅうたんずれ演算手段であ
る。35はじゅうたんずれ演算手段34の値を入力し直
進制御の補正目標ラインを設定する走行補正手段であ
る。36は方向計測装置30で計測した本体11の方向
データおよび回転検出器13’L・13’Rの出力に基
づき、本体11が走行補正手段35で設定された補正目
標ラインに乗るように駆動モータ13Lおよび13Rを
制御して直進走行させる直進手段である。37は直進走
行中に測距センサ31により本体11の前方に障害物を
検知しかつ清掃作業が終了でなければ所定の作業幅だけ
作業方向に変位した位置に本体11を反転させるUター
ン手段である。
ャートである。34は角度検知手段14Dの出力角度
と、じゅうたんのない平坦なベアフロア上を直進走行す
る場合の基準値(角度値)との比較によりじゅうたん目
による角度偏差を演算するじゅうたんずれ演算手段であ
る。35はじゅうたんずれ演算手段34の値を入力し直
進制御の補正目標ラインを設定する走行補正手段であ
る。36は方向計測装置30で計測した本体11の方向
データおよび回転検出器13’L・13’Rの出力に基
づき、本体11が走行補正手段35で設定された補正目
標ラインに乗るように駆動モータ13Lおよび13Rを
制御して直進走行させる直進手段である。37は直進走
行中に測距センサ31により本体11の前方に障害物を
検知しかつ清掃作業が終了でなければ所定の作業幅だけ
作業方向に変位した位置に本体11を反転させるUター
ン手段である。
【0021】以上のように構成された自走式掃除機につ
いて、図6を用いてその動作を説明する。
いて、図6を用いてその動作を説明する。
【0022】図において本体11で清掃する床面は、じ
ゅうたん目方向が左から右にあり角度偏差はθのじゅう
たんであるとする。本体11を開始点Sに置いてスター
トすると、直進走行を開始する。すると、図4の(2)
で示した場合と同様に、本体11は走行開始時の方向に
直進制御を行なうが、実際の移動軌跡はじゅうたん目の
影響で右へ角度θだけずれた方向に流される。このと
き、じゅうたん目検出装置の当接部14Aは、検出レバ
ー14Bと回転支持部14Cにより本体11に対して水
平方向に回転自在に支持されているので走行方向を向く
ことになり、じゅうたんずれ演算手段34が角度検知手
段14Dの出力角度と基準値(角度値)との比較により
演算した角度偏差は右方向に角度θとなる。この演算結
果をもとに走行補正手段35は、直進制御の目標ライン
を左に角度θだけ傾いた補正目標ラインを設定し、直進
手段36により本体11が目標ラインに乗るように直進
制御を行なう。前方の壁W1に近づきUターン手段37
がこれを検知すると、作業方向Aの方向に障害物がある
かどうかを見る。この場合は障害物がないので、作業方
向Aの方向すなわち本体11の右方向へ所定の作業幅だ
け変位した位置に180度反転する。反転し終わると、
上と同様に、じゅうたんずれ演算手段34は角度検知手
段14Dの出力角度と基準値(角度値)との比較によ
り、角度偏差θを演算する。この演算結果をもとに、走
行補正手段35は補正目標ライン(今度は本体11の右
へ角度θだけ傾いた直線)を設定し、直進手段36によ
り本体11が目標ラインに乗るように直進制御を行な
う。前方の壁W2に近づくと本体11の左方向に反転す
る。以上の動作を繰り返し、点Fに来て壁W1を本体1
1の前方で検知すると、このときは作業方向Aすなわち
本体11の右方向には壁W3があるので清掃終了と判断
し作業を終了する。
ゅうたん目方向が左から右にあり角度偏差はθのじゅう
たんであるとする。本体11を開始点Sに置いてスター
トすると、直進走行を開始する。すると、図4の(2)
で示した場合と同様に、本体11は走行開始時の方向に
直進制御を行なうが、実際の移動軌跡はじゅうたん目の
影響で右へ角度θだけずれた方向に流される。このと
き、じゅうたん目検出装置の当接部14Aは、検出レバ
ー14Bと回転支持部14Cにより本体11に対して水
平方向に回転自在に支持されているので走行方向を向く
ことになり、じゅうたんずれ演算手段34が角度検知手
段14Dの出力角度と基準値(角度値)との比較により
演算した角度偏差は右方向に角度θとなる。この演算結
果をもとに走行補正手段35は、直進制御の目標ライン
を左に角度θだけ傾いた補正目標ラインを設定し、直進
手段36により本体11が目標ラインに乗るように直進
制御を行なう。前方の壁W1に近づきUターン手段37
がこれを検知すると、作業方向Aの方向に障害物がある
かどうかを見る。この場合は障害物がないので、作業方
向Aの方向すなわち本体11の右方向へ所定の作業幅だ
け変位した位置に180度反転する。反転し終わると、
上と同様に、じゅうたんずれ演算手段34は角度検知手
段14Dの出力角度と基準値(角度値)との比較によ
り、角度偏差θを演算する。この演算結果をもとに、走
行補正手段35は補正目標ライン(今度は本体11の右
へ角度θだけ傾いた直線)を設定し、直進手段36によ
り本体11が目標ラインに乗るように直進制御を行な
う。前方の壁W2に近づくと本体11の左方向に反転す
る。以上の動作を繰り返し、点Fに来て壁W1を本体1
1の前方で検知すると、このときは作業方向Aすなわち
本体11の右方向には壁W3があるので清掃終了と判断
し作業を終了する。
【0023】このように本実施例によれば、当接部14
Aの本体11に対する方向を検出レバー14Bと回転支
持部14Cを介して角度検知手段14Dにより検出し、
じゅうたんずれ演算手段34で角度検知手段14Dの出
力角度と基準値(角度値)との比較により角度偏差を演
算し、この演算結果をもとに走行補正手段35は直進制
御の目標ラインを左に角度θだけ傾いた補正目標ライン
を設定し直進制御するので、本体11の往復の直進軌跡
は平行になり、走行中に作業幅が変化することがなくな
るから、清掃のやり残しが生じたり、清掃効率が低下す
ることがなくなるものである。
Aの本体11に対する方向を検出レバー14Bと回転支
持部14Cを介して角度検知手段14Dにより検出し、
じゅうたんずれ演算手段34で角度検知手段14Dの出
力角度と基準値(角度値)との比較により角度偏差を演
算し、この演算結果をもとに走行補正手段35は直進制
御の目標ラインを左に角度θだけ傾いた補正目標ライン
を設定し直進制御するので、本体11の往復の直進軌跡
は平行になり、走行中に作業幅が変化することがなくな
るから、清掃のやり残しが生じたり、清掃効率が低下す
ることがなくなるものである。
【0024】(実施例2) 次に、本発明の第三の手段の実施例の自走式掃除機につ
いて説明する。本実施例の構成は、前記した実施例1と
同様、図1・図2・図3に示した通りであり、以下の説
明を省略する。本実施例が実施例1と異なる点は、図5
におけるじゅうたんずれ演算手段34のじゅうたんずれ
の大きさを求める方法にある。
いて説明する。本実施例の構成は、前記した実施例1と
同様、図1・図2・図3に示した通りであり、以下の説
明を省略する。本実施例が実施例1と異なる点は、図5
におけるじゅうたんずれ演算手段34のじゅうたんずれ
の大きさを求める方法にある。
【0025】この制御方法の一例を、図7のフローチャ
ートに示す。実施例1では、じゅうたんずれ演算手段3
4は角度検知手段14Dの出力角度と基準値(角度値)
との比較によりじゅうたんずれの大きさを演算するが、
本実施例のじゅうたんずれ演算手段34’は、直進手段
36により往復直進走行したときの往復時の角度検知手
段14Dの出力の平均値を求めることにより、じゅうた
んずれの大きさを演算するものである。
ートに示す。実施例1では、じゅうたんずれ演算手段3
4は角度検知手段14Dの出力角度と基準値(角度値)
との比較によりじゅうたんずれの大きさを演算するが、
本実施例のじゅうたんずれ演算手段34’は、直進手段
36により往復直進走行したときの往復時の角度検知手
段14Dの出力の平均値を求めることにより、じゅうた
んずれの大きさを演算するものである。
【0026】図8に示すように最初の往復直進走行時t
1,t2はじゅうたんずれ補正を行なわずに直進制御し、
この間の当接部14Aの本体11に対する方向を検出レ
バー14Bと回転支持部14Cを介して角度検知手段1
4Dにより検出し、t1・t2のそれぞれにおける角度検
知手段14Dの出力角度の平均値を演算する。そして、
この2つの平均値からじゅうたんずれの方向と大きさを
求めるものである。すなわち、本体11で清掃する床面
がじゅうたん目方向が左から右にあり角度偏差θのじゅ
うたんであるとすると、t1時では平均的に当接部14
Aは本体11の方向から右に角度θの方向を向き、t2
時では逆に本体11の方向から左に角度θの方向を向く
ことになる。したがって、この2つの平均値の差の平均
がじゅうたんずれの大きさとなる。こうして走行補正手
段35は、1往復直進走行時(t1,t2)の角度検知手
段14Dの角度出力に基づいて演算した結果をもとに、
直進制御の目標ラインを左に角度θだけ傾いた補正目標
ラインを設定し、直進手段36により本体11が目標ラ
イン(t3)に乗るように直進制御を行なう。同様に走
行補正手段35は、t2・t3時の角度検知手段14Dの
角度出力に基づいてt4時の補正目標ラインを設定し、
t3・t4時からt5時の補正目標ラインを、t4・t5時
からのt6時の補正目標ラインの設定を逐次行なうもの
である。
1,t2はじゅうたんずれ補正を行なわずに直進制御し、
この間の当接部14Aの本体11に対する方向を検出レ
バー14Bと回転支持部14Cを介して角度検知手段1
4Dにより検出し、t1・t2のそれぞれにおける角度検
知手段14Dの出力角度の平均値を演算する。そして、
この2つの平均値からじゅうたんずれの方向と大きさを
求めるものである。すなわち、本体11で清掃する床面
がじゅうたん目方向が左から右にあり角度偏差θのじゅ
うたんであるとすると、t1時では平均的に当接部14
Aは本体11の方向から右に角度θの方向を向き、t2
時では逆に本体11の方向から左に角度θの方向を向く
ことになる。したがって、この2つの平均値の差の平均
がじゅうたんずれの大きさとなる。こうして走行補正手
段35は、1往復直進走行時(t1,t2)の角度検知手
段14Dの角度出力に基づいて演算した結果をもとに、
直進制御の目標ラインを左に角度θだけ傾いた補正目標
ラインを設定し、直進手段36により本体11が目標ラ
イン(t3)に乗るように直進制御を行なう。同様に走
行補正手段35は、t2・t3時の角度検知手段14Dの
角度出力に基づいてt4時の補正目標ラインを設定し、
t3・t4時からt5時の補正目標ラインを、t4・t5時
からのt6時の補正目標ラインの設定を逐次行なうもの
である。
【0027】このように本実施例によれば、じゅうたん
目の影響を補正して直進走行が可能になるので、作業の
やり残しが生じたり、作業効率が低下することなく作業
が行なえるものであり、実施例1のようにあらかじめ基
準値を設定する必要がなくなる。
目の影響を補正して直進走行が可能になるので、作業の
やり残しが生じたり、作業効率が低下することなく作業
が行なえるものであり、実施例1のようにあらかじめ基
準値を設定する必要がなくなる。
【0028】また、本実施例のじゅうたんずれ演算手段
34’は、往復直進走行したときの往復時の角度検知手
段14Dの出力の平均値を用いるから、たとえ床面に局
部的な凹凸があり角度検知手段14Dの出力に外乱が生
じたとしても、この影響は小さくなり安定したじゅうた
ん目検出が行なえるものである。
34’は、往復直進走行したときの往復時の角度検知手
段14Dの出力の平均値を用いるから、たとえ床面に局
部的な凹凸があり角度検知手段14Dの出力に外乱が生
じたとしても、この影響は小さくなり安定したじゅうた
ん目検出が行なえるものである。
【0029】なお、以上の実施例では、じゅうたん目検
出装置の当接部14Aのローラーは本体11の重量を支
える従輪を兼ねているが、じゅうたん目検出装置と従輪
を別個に設けても同様の効果が得られることは言うまで
もない。
出装置の当接部14Aのローラーは本体11の重量を支
える従輪を兼ねているが、じゅうたん目検出装置と従輪
を別個に設けても同様の効果が得られることは言うまで
もない。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明の第一の手段は、走
行する本体に設け床面と当接する当接部を有した検出レ
バーと、検出レバーを水平方向に回転自在に支持する回
転支持部と、検出レバーの回転角度を検知する角度検知
手段とを備えた構成とすることにより、床面に当接した
当接部が床面の状態に応じて受けた水平方向の力を検出
レバーを介して回転角度として検知でき、じゅうたん目
の方向および目の強さが検出できるじゅうたん目検出装
置が実現できるものである。
行する本体に設け床面と当接する当接部を有した検出レ
バーと、検出レバーを水平方向に回転自在に支持する回
転支持部と、検出レバーの回転角度を検知する角度検知
手段とを備えた構成とすることにより、床面に当接した
当接部が床面の状態に応じて受けた水平方向の力を検出
レバーを介して回転角度として検知でき、じゅうたん目
の方向および目の強さが検出できるじゅうたん目検出装
置が実現できるものである。
【0031】また本発明の第二の手段によれば、走行制
御装置に方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目
標方向に直進走行させる直進手段と、上記じゅうたん目
検出装置の角度検知手段の出力と基準値との比較により
じゅうたん目によるずれの大きさを演算するじゅうたん
ずれ演算手段と、じゅうたんずれ演算手段の結果に基づ
き本体の走行経路の補正を行なう走行補正手段とを有す
ることにより、直進走行中のじゅうたん目検出装置の角
度検知手段の出力とあらかじめ設定した基準値との比較
によりじゅうたんによる直進の方向ずれの向きと大きさ
を演算し、この演算結果を直進手段の目標方向の補正値
とすることにより、じゅうたん目の影響を補正して直進
走行が可能になるので、作業のやり残しが生じたり、作
業効率が低下することなく作業が行なえる移動作業ロボ
ットが実現できるものである。
御装置に方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目
標方向に直進走行させる直進手段と、上記じゅうたん目
検出装置の角度検知手段の出力と基準値との比較により
じゅうたん目によるずれの大きさを演算するじゅうたん
ずれ演算手段と、じゅうたんずれ演算手段の結果に基づ
き本体の走行経路の補正を行なう走行補正手段とを有す
ることにより、直進走行中のじゅうたん目検出装置の角
度検知手段の出力とあらかじめ設定した基準値との比較
によりじゅうたんによる直進の方向ずれの向きと大きさ
を演算し、この演算結果を直進手段の目標方向の補正値
とすることにより、じゅうたん目の影響を補正して直進
走行が可能になるので、作業のやり残しが生じたり、作
業効率が低下することなく作業が行なえる移動作業ロボ
ットが実現できるものである。
【0032】さらに本発明の第三の手段によれば、往復
直進走行したときの往復時それぞれの上記じゅうたん目
検出装置の角度検知手段の出力に基づいてじゅうたん目
によるずれの大きさを演算するじゅうたんずれ演算手段
を有することにより、作業のやり残しが生じたり、作業
効率が低下することなく作業が行なえ、しかもあらかじ
め基準値を設定する必要のない移動作業ロボットが実現
するものである。
直進走行したときの往復時それぞれの上記じゅうたん目
検出装置の角度検知手段の出力に基づいてじゅうたん目
によるずれの大きさを演算するじゅうたんずれ演算手段
を有することにより、作業のやり残しが生じたり、作業
効率が低下することなく作業が行なえ、しかもあらかじ
め基準値を設定する必要のない移動作業ロボットが実現
するものである。
【図1】本発明の第一の手段及び第二の手段の実施例の
自走式掃除機の縦断面図
自走式掃除機の縦断面図
【図2】同実施例の自走式掃除機の横断面図
【図3】同実施例の自走式掃除機の走行制御装置の制御
ブロック図
ブロック図
【図4】同実施例の自走式掃除機がじゅうたん上を直進
走行する場合のじゅうたん目の影響について説明した説
明図
走行する場合のじゅうたん目の影響について説明した説
明図
【図5】本発明の第二の手段の実施例である自走式掃除
機の走行制御装置の制御方法を示すフローチャート
機の走行制御装置の制御方法を示すフローチャート
【図6】同実施例の自走式掃除機の動作説明図
【図7】本発明の第三の手段の実施例の自走式掃除機の
走行制御装置の制御方法を示すフローチャート
走行制御装置の制御方法を示すフローチャート
【図8】同自走式掃除機の動作を説明する動作説明図
【図9】従来の移動作業ロボットの動作説明図
【図10】(1)従来の移動作業ロボットのじゅうたん
上での動作を説明する動作説明図(2)従来の移動作業
ロボットのじゅうたん目の異なるじゅうたん上での動作
を説明する動作説明図
上での動作を説明する動作説明図(2)従来の移動作業
ロボットのじゅうたん目の異なるじゅうたん上での動作
を説明する動作説明図
11 本体 12 駆動輪 13 駆動モータ 14A 当接部 14B 検出レバー 14C 回転支持部 22 電動送風機 23 集塵室 24・25 フィルター 26 床ノズル 27 接続パイプ 30 方向計測装置 32 走行制御装置 34・34’ じゅうたんずれ演算手段 35 走行補正手段 36 直進手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乾 弘文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 高木 祥史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−311923(JP,A) 特開 平1−207806(JP,A) 特開 平3−51023(JP,A) 特開 平4−312104(JP,A) 特開 平4−266734(JP,A) 特開 平4−264902(JP,A) 特開 平4−233453(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A47L 9/28 G05D 1/02
Claims (3)
- 【請求項1】走行する本体に設け床面と当接するローラ
ーから成る当接部を有した検出レバーと、検出レバーを
水平方向に回転自在に支持する回転支持部と、検出レバ
ーの回転角度を検知する角度検知手段とを備え、走行中
の本体に対する検出レバーの角度からじゅうたん目を検
出するじゅうたん目検出装置。 - 【請求項2】請求項1記載のじゅうたん目検出装置と、
本体を移動させる駆動装置および操舵装置と、本体の方
向を計測する方向計測装置と、上記駆動装置と操舵装置
とを制御し本体の走行制御を行なう走行制御装置と、清
掃等の作業を行なう作業装置とを具備し、上記走行制御
装置は方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目標
方向に直進走行させる直進手段と、上記じゅうたん目検
出装置の角度検知手段の出力と基準値との比較によりじ
ゅうたん目によるずれの大きさを演算するじゅうたんず
れ演算手段と、じゅうたんずれ演算手段の結果に基づき
本体の走行経路の補正を行なう走行補正手段とを有した
移動作業ロボット。 - 【請求項3】請求項1記載のじゅうたん目検出装置と、
本体を移動させる駆動装置および操舵装置と、本体の方
向を計測する方向計測装置と、上記駆動装置と操舵装置
とを制御し本体の走行制御を行なう走行制御装置と、清
掃等の作業を行なう作業装置とを具備し、上記走行制御
装置は方向計測装置の出力に基づいて本体を所定の目標
方向に直進走行させる直進手段と、直進手段により往復
直進走行したときの往復時それぞれの上記じゅうたん目
検出装置の角度検知手段の出力に基づいてじゅうたん目
によるずれの大きさを演算するじゅうたんずれ演算手段
と、じゅうたんずれ演算手段の結果に基づき本体の走行
経路の補正を行なう走行補正手段とを有した移動作業ロ
ボット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3107922A JP3003260B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | じゅうたん目検出装置とこれを有する移動作業ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3107922A JP3003260B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | じゅうたん目検出装置とこれを有する移動作業ロボット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04338437A JPH04338437A (ja) | 1992-11-25 |
JP3003260B2 true JP3003260B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=14471452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3107922A Expired - Fee Related JP3003260B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | じゅうたん目検出装置とこれを有する移動作業ロボット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3003260B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9223312B2 (en) | 2012-06-08 | 2015-12-29 | Irobot Corporation | Carpet drift estimation using differential sensors or visual measurements |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP3107922A patent/JP3003260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04338437A (ja) | 1992-11-25 |
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