JP3234630B2 - 清掃ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電車のような列車の
車内床面をシート、ドア、壁に沿って自走しながら清掃
用具により洗浄清掃する清掃ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電車のような列車の車内清掃は、
人手で行なう作業であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して多数の列車の車内清掃を人手によって行なうと多大
な労力が必要であり、人件費も高いものとなっていた。

【０００４】そこで、電車のような列車の車内床面をシ
ート、ドア、壁に沿って自走しながら清掃用具により洗
浄清掃する清掃ロボットの開発が望まれていた。

【０００５】ところで、電車のような列車では、図１２
（ａ）に示すように前後両端部までシートが設置されて
いる中間車と、同図（ｂ）に示すように前端部に運転室
が設置された運転室あり車両とがある。そして、このよ
うな種類の異なる車両では、清掃ロボットの走行できる
ルートが異なり、それぞれに応じたルートを設定する必
要がある。

【０００６】そこで、車両の種別が少なければ、あらか
じめルートを設定して選択できるようにしておいてもよ
いのであるが、運転室あり車両に比べて中間車の数が圧
倒的に多く、このために、多くの中間車の清掃の後で運
転室あり車両の清掃を行なう場合には、ルート選択の切
り換え忘れが発生しやすく、適切に清掃させることがで
きない場合が起こると予想される。

【０００７】また、１つの車両の清掃を開始する場合
に、車内前端到達を識別する手段がなければ、清掃開始
位置を車両の進行方向左後端に固定し、常にそこから開
始させなければならず、途中で何らかの原因で停止して
しまうと、また最初の開始位置まで後退させてから自動
清掃を再開させなければならなくなり、無駄が多くなる
ことが予想される。

【０００８】さらに、列車によって、また場所によって
床面の汚れ方は大きく異なり、ひどく汚れている部分は
ていねいに洗浄清掃し、汚れの少ない部分は通常の清掃
を行なうように自動化できれば、均一な仕上がりが期待
できる。

【０００９】この発明は、このような技術的課題に鑑み
なされたもので、列車内をシート、ドア、壁に沿って自
走し、外側から内側へ一筆書きで走行しながら床面を洗
浄清掃する清掃ロボットを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、列車内を自
動走行するための走行およびステアリングを行なう走行
駆動装置と、前記走行駆動装置を制御して列車内を当該
ロボットが外側から内側へ一筆書きで走行するように前
後進、転換を制御する走行制御装置と、列車内の床の洗
浄清掃を行なう清掃用具と、前記清掃用具を駆動する清
掃用具駆動装置とを備えて成る清掃ロボットにおいて、
列車内の側方および前方のシート、ドア、壁からの距離
を測定する測距手段と、側方のシートの有無を検出する
シート検出手段と、前方の障害物を検知する障害物検出
手段と、前記測距手段、シート検出手段および障害物検
出手段からの信号に基づき、列車種別を判定する種別判
定手段と、この種別判定手段の列車種別判定に基づき、
前記一筆書きの走行ルートを切り換えるルート切換手段
を備えたものである。

【００１１】上記の清掃ロボットにおいて、さらに、測
距手段とシート検出手段からの信号に基づいて、任意の
ドア部より進行方向の前方にあるシートの始まり位置を
識別し、自動清掃開始位置に指定する開始位置設定手段
を備えたものとすることができる。

【００１２】またこの発明は、列車内を自動走行するた
めの走行およびステアリングを行なう走行駆動装置と、
前記走行駆動装置を制御して列車内を当該ロボットが外
側から内側へ一筆書きで走行するように前後進、転換を
制御する走行制御装置と、列車内の床の洗浄清掃を行な
う清掃用具と、前記清掃用具を駆動する清掃用具駆動装
置と、洗浄汚水を回収する汚水回収装置とを備えて成る
清掃ロボットにおいて、前記汚水回収装置が回収する洗
浄汚水の光透過量を測定する光透過量測定手段と、前記
光透過量測定手段が測定した一定区間距離の洗浄汚水の
光透過量が所定値以下の場合に再清掃を行なうために前
記走行制御装置に一定区間後進させる指令を与える再清
掃判定手段とを備えたものとすることができる。

【００１３】上記の清掃ロボットにおいて、さらに、再
清掃判定手段が再清掃の判定をした場合に、前記光透過
量測定手段の測定した光透過量に応じて走行速度を遅く
する清掃速度調整手段を備えたものとすることができ
る。

【００１４】さらにこの発明は、列車内を自動走行する
ための走行およびステアリングを行なう走行駆動装置
と、前記走行駆動装置を制御して列車内を当該ロボット
が外側から内側へ一筆書きで走行するように前後進、転
換を制御する走行制御装置と、列車内の床の洗浄清掃を
行なう清掃用具と、前記清掃用具を駆動する清掃用具駆
動装置と、洗浄汚水を回収する汚水回収装置とを備えて
成る清掃ロボットにおいて、前記走行駆動装置の駆動輪
を用いて走行距離を検出する走行距離検出手段と、側方
に位置するシート、ドア、壁からの距離を測定する測距
手段と、前記測距手段によって測定した現在位置での測
距結果をあらかじめ設定されている基準距離とを比較
し、その偏差を求める位置偏差検出手段と、前記位置偏
差検出手段が求めた偏差に基づき、基準距離に戻すため
に必要なステアリング量を求めて前記走行制御装置に与
えるステアリング量演算手段と、前記位置偏差検出手段
が求めた位置偏差に基づいて、当該位置偏差を複数ラン
クに分けたいずれのランクに属するかを判定する偏差量
ランク分け手段とを備え、前記ステアリング量演算手段
は、前記偏差量ランク分け手段によりにランク分けされ
た偏差量に応じて、偏差量が比較的大きいランクに属す
る場合に偏差量に大きな係数を掛けた数値に比例するス
テアリング指令を出力し、偏差量が比較的小さいランク
に属する場合に偏差量に小さな係数を掛けた数値に比例
するステアリング指令を出力するものとすることができ
る。

【００１５】

【作用】この発明の清掃ロボットでは、走行駆動装置に
よって列車内を自動走行する際、走行制御装置により走
行駆動装置の走行およびステアリング制御を行ない、列
車内を当該ロボットが外側から内側へ一筆書きで走行す
るように制御し、この走行時に、清掃用具駆動装置によ
り駆動される清掃用具によって列車内の床の洗浄清掃を
行なうことにより、車内を自動清掃する。

【００１６】そして、この自動清掃の際に、列車内の側
方および前方のシート、ドア、壁からの距離を測定する
測距手段と、側方のシートの有無を検出するシート検出
手段と、前方の障害物を検知する障害物検出手段からの
信号に基づき、種別判定手段が前端に運転室がある運転
室あり列車か前端までシートが備えられている中間車か
の列車種別の判定を行ない、この種別判定手段の列車種
別判定に基づき、ルート切換手段が当該ロボットの一筆
書きの走行ルートを切り換える。これにより、運転室あ
り列車、中間車それぞれの室内形状に応じたルートで走
行してすみずみまで残さず自動清掃することができる。

【００１７】また上記の清掃ロボットでは、測距手段と
シート検出手段からの信号に基づいて、開始位置設定手
段が任意のドア部より進行方向の前方にあるシートの始
まり位置を識別し、自動清掃開始位置に指定することに
より、車内のいずれのシートの位置からでも自動清掃を
開始することができる。

【００１８】さらに、この発明の清掃ロボットでは、列
車内を自動走行しながら清掃する際に、清掃用具の回収
する洗浄汚水の光透過量を光透過量測定手段によって測
定し、この光透過量測定手段が測定した一定区間距離の
洗浄汚水の光透過量が所定値以下の場合に、再清掃判定
手段が再清掃を行なうために走行制御装置に一定区間後
進させる指令を与えることにより、汚れのひどい場所を
ていねいに清掃することができ、仕上がりを均一にでき
る。

【００１９】また上記の清掃ロボットでは、再清掃判定
手段が再清掃の判定をした場合に、光透過量測定手段の
測定した光透過量に応じて清掃速度調整手段が走行速度
を遅くすることにより、汚れの程度に応じてひどく汚れ
ている場所はゆっくりとていねいに、そして汚れが少な
い場所は速く清掃することにより、能率良く仕上がりの
均一な自動清掃ができる。

【００２０】またさらに、この発明の清掃ロボットで
は、走行距離検出手段によって走行駆動装置の駆動輪を
用いて走行距離を検出し、また測距手段によって側方に
位置するシート、ドア、壁からの距離を測定し、位置偏
差検出手段によってこの測距手段の測定した現在位置で
の測距結果をあらかじめ設定されている基準距離とを比
較し、その偏差を求める。そして、位置偏差検出手段の
求めた偏差に基づき、ステアリング量演算手段が基準距
離に戻すために必要なステアリング量を求めて走行制御
装置に与えることにより、常に基準距離を保つように走
行方向を修正しながら自動走行させる。そして、偏差量
ランク分け手段によって位置偏差検出手段の求めた位置
偏差に基づいて、当該位置偏差を複数ランクに分けたい
ずれのランクに属するかを判定し、ステアリング量演算
手段は、上記の必要なステアリング量を求める際に、こ
のランク分けされた偏差量に応じて、偏差量が比較的大
きいランクに属する場合に偏差量に大きな係数を掛けた
数値に比例するステアリング指令を出力し、偏差量が比
較的小さいランクに属する場合に偏差量に小さな係数を
掛けた数値に比例するステアリング指令を出力する。

【００２１】これにより、微妙な凹凸に対する距離デー
タの変化に対してはステアリング制御を緩やかに行なう
ことで走行の安定性を維持し、逆に基準距離から大きく
ずれている場合には大きなステアリング制御を行なうこ
とによってすばやく基準線に戻す制御ができる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００２３】図１、図２はこの発明の一実施例の車内清
掃ロボットの外形図であり、図３はその回路ブロック図
である。清掃ロボット１は、清掃を行なうための洗浄ブ
ラシ２と、洗浄した汚水を吸い取るスクイージ３と、床
面を走行するために本体後方の左右に設けられた２つの
駆動輪４ｒ，４ｌ（図では４ｌは見えない）と、主電源
供給用の電源ケーブル５を送出したり巻取ったりするケ
ーブル巻取装置６と、清掃用の洗浄剤を入れておく洗浄
剤タンク７と、吸引回収した洗浄汚水を溜めておく汚水
タンク８と、手動にて走行させたり清掃させたりすると
きに把持する操作ハンドル９を備えている。また、各種
モードの設定やスタート／ストップを行なうための操作
パネル１０と、手動走行時の走行方向を決定する走行ス
イッチ１１と、非常時に停止させるための非常停止スイ
ッチボタン１２とを備えている。

【００２４】さらに、自動清掃時に前方の障害物の有無
を判断するために本体の前面に設けられた超音波式ある
いは赤外線式の障害物センサ１３と、車内シート、ドア
および壁との距離を計測するために本体側面と前面とに
設けられ、超音波式の距離計測センサ１４と、進行方向
左上方の物体の存在を検出する超音波式あるいは赤外線
式センサで、特にシート検出用の近接センサ１５と、車
内のシート、壁その他の物との直接接触を検知するため
にマイクロスイッチ内蔵の接触検知用バンパ１６と、ロ
ボットの進行方向を示す点滅灯１７と、これら各装置お
よび各センサから入力されるデータに基づいて当該ロボ
ット１の走行、ステアリング、清掃を制御する制御装置
１８を備えている。

【００２５】図２に示すように、操作パネル１０はオペ
レータが操作するのに必要なスイッチ、表示が備えられ
ている部分で、スタート／ストップボタン１０ａ、電源
ケーブル巻取スイッチ１０ｂ、電源状態、清掃動作状
態、走行状態などをランプの点灯、ランプ色の変更など
によって表示するモニタ部１０ｃ、走行指令、手動／自
動モード切換操作などの操作部１０ｄ、主電源スイッチ
１０ｅが設けられている。

【００２６】図３に基づき、回路構成について説明すれ
ば、制御装置１８はマイクロコンピュータ、メモリ、お
よび入出力回路などで構成され、各種機能をＲＯＭ内に
登録されているプログラムにしたがって実行する装置で
あり、後述するように走行速度制御、ステアリング制御
を含む走行制御全般、清掃制御、電源ケーブル巻取制御
を司る。

【００２７】そして、この制御装置１８に対する入力情
報として、操作パネル１０からのスタート／ストップ、
ケーブル巻取指令、モード切換指令などの操作信号、位
置情報入力部１９に属する距離計測センサ１４からの測
距情報および近接センサ１５からの近接検知信号、保安
部２０に属する非常停止スイッチ１２からの非常停止指
令、障害物センサ１３からの障害物検知信号および接触
検知用バンパ１６からの接触検知信号が入力されるよう
になっている。

【００２８】走行駆動系２１として、左右の駆動輪４
ｒ，４ｌそれぞれを個別に駆動制御するために、走行用
ドライバ２２ｒ，２２ｌ、この走行用ドライバによって
駆動されるサーボモータのような直流モータ２３ｒ，２
３ｌ、モータ速度検出のためのエンコーダ２４ｒ，２４
ｌが備えられている。

【００２９】また、電源ケーブル張力制御系２５とし
て、ケーブル巻取ドライバ２６、このケーブル巻取ドラ
イバによって駆動される直流モータ２７、モータ速度検
出のためのエンコーダ２８が備えられている。

【００３０】さらに、清掃制御系２９として、洗浄ブラ
シ２の回転駆動を行なう駆動回路３０とこれによって回
転駆動され、洗浄ブラシ２を回転させる交流モータ３
１、洗浄剤タンク７の洗浄剤を汲み出してきて滴下する
洗剤滴下アクチュエータ３２、洗浄剤タンク７のレベル
が低下して給水が必要となったことを検出する給水検出
センサ３３、床面に滴下され、洗浄が終わった汚水を吸
い上げて汚水タンク８に導く吸引装置３４、汚水タンク
８の汚水レベルが高くなり排出が必要となったことを検
出する廃水検出センサ３５、汚水の光透過量によって水
質を調査する水質センサ３６が備えられている。

【００３１】制御装置１８は、これらの走行駆動系２
１、電源ケーブル張力制御系２５、清掃制御系２９それ
ぞれの制御を行なうために、ブロック判定部３７、シー
ト判定部３８、ドア判定部３９、車種判定部４０、走行
制御部４１、巻取制御部４２、清掃制御部４３、そして
これらの統括制御を行なう統括制御部４４を備えてい
る。

【００３２】次に、上記構成の清掃ロボットの動作につ
いて説明する。

【００３３】電車のような列車には、図５の中間車５０
のように、左右両側にシート５１が所々ドア部５２で途
切れながらも、前端部および後端部までシート５１が設
置されているものと、図６に示す運転席有り列車６０の
ように、前端部に運転席６１が設けられているために、
前端のドア部５２の先には運転室の壁６２があって、シ
ートが設けられていないものとが混在する。

【００３４】この実施例の清掃ロボット１は、このよう
な２種類の列車の車内を図５、図６に示す一筆書きのル
ート５３，６３を自走しながら、床面の洗浄清掃を行な
う。この一筆書きのルート５３，６３について説明すれ
ば、通常、車両５０または６０の進行方向後端左側のシ
ート部５１をスタート位置ＳＴとし、シート部５１に沿
って直進しながら床面の洗浄清掃を行なう。そして、シ
ート部５１を過ぎ、ドア部５２に入れば、図７に基づい
て後ほど詳述するようにドア部５２の洗浄清掃を行な
い、次にまたシート部５１を直進しながら清掃し、こう
して前端部まで繰り返し、ドア部５２で出入りしながら
進む。

【００３５】そして前端部に到達すれば、その車両が運
転席無しの中間車５０であるか、運転席有りの車両６０
であるかを後述する手順で判定し、図８または図９に示
すそれぞれに適したＵターンブロック５６，６４の清掃
処理を行ない、その後、車両の後方に向かってシート部
５１、ドア部５２を出入りしながら後端まで清掃してい
く。

【００３６】車両の後端部に到達すれば、この場合に
は、中間車５０も運転席有り車両６０も同じ構造である
ので、車両の後端部までシート部５１が設けられている
図１０に示す１巡目−２巡目Ｕターンブロック５７の清
掃処理を行ない、今度は、すでに１回目にシート部５１
近くは清掃が済んでいるので、それよりも１清掃幅分だ
けシート部５１から内側寄りに位置させて、進行方向前
端部まで直進しながら洗浄清掃を行なう。

【００３７】再び車両の前端部まで来れば、Ｕターンし
ながら清掃し、後は、１回の清掃幅ずつ内側に寄るよう
にして渦巻状に自走させながら最終点ＳＰまで洗浄清掃
していく。

【００３８】この最終点ＳＰは、スタート点ＳＴとは反
対側の端部とし、１車両の清掃が終了した後に、車両の
貫通部５８を通って、すぐに次の車両のスタート点ＳＴ
に移動できるようにする。

【００３９】以上の自動清掃動作は、図１１のフローチ
ャートに示す手順にしたがって行なわれる。すなわち、
スタート点ＳＴからシート部５１を直進しながら床面の
洗浄清掃を行ない（ステップＳ１）、最初のうちは前方
に壁がないので（ステップＳ２）、シート部５１のエン
ドを検出するまで直進する（ステップＳ３）。

【００４０】そして、シート部５１を直進し終わり、ド
ア部５２にさしかかったとしても直進を続け（ステップ
Ｓ４）、次のシート部５１の手前側のエンドを検出した
時にいったん停止し、ドア部５２の清掃に入る（ステッ
プＳ５，Ｓ６）。

【００４１】そして、ドア部５２の清掃が終了すれば、
次のシート部５１の手前側の位置に来て、そこからシー
ト部５１に沿って直進しながら清掃し、次のドア部５２
に到達すれば同じくドア部５２の清掃を行なう動作を繰
り返す（ステップＳ１〜Ｓ６）。

【００４２】そして、車両の前端部近くまで清掃が進
み、シート部５１に沿って直進中に前方に壁５４を検出
すれば（ステップＳ１，Ｓ２）、これは運転席無しの中
間車両５０におけるＵターンブロック５６に到達したも
のと判断し、運転席無し車両Ｕターンブロックの清掃処
理を行ない（ステップＳ７）、その後、車両５０の前方
から後方に向きを変えて、同じくロボット１の進行方向
左側のシート部５１、ドア部５２の清掃作業を繰り返す
（ステップＳ１〜ステップＳ６）。

【００４３】他方、ロボット１が車両の前端近くまで進
んでもステップＳ２で前方に壁を検出しない場合には、
さらにシート部５１を前進するが、やがてシート部５１
のエンドに到達し、ドア部５２に入ることになるが（ス
テップＳ３，Ｓ４）、そのドア部５２の先に次のシート
部５１を検出できない場合には、前方に壁を検出するま
でドア部５２を直進し（ステップＳ５，Ｓ８）、前方に
壁を検出した時に運転席有り車両６０のＵターンブロッ
ク６４に到達したものと判断し、運転席有り車両Ｕター
ンブロックの清掃処理を行なう（ステップＳ９）。そし
てこの後、車両６０の前方から後方に向きを変えて、同
じくロボット１の進行方向左側のシート部５１、ドア部
５２の清掃作業を繰り返す（ステップＳ１〜ステップＳ
６）。

【００４４】車両５０，６０の後端近くまでロボット１
が進めば、ここではいずれの車両であっても図１０に示
すような１巡目−２巡目Ｕターンブロック５７に到達
し、ここでは上述したように、すでに１回目にシート部
５１近くの清掃が済んでいるので、それよりも１回の清
掃幅分だけシート部５１から内側寄りに位置させて、進
行方向前端部まで直進しながら洗浄清掃を行ない、以
後、渦巻状に１回の清掃幅分ずつ内側に寄せながら床面
全体を清掃する（ステップＳ１〜Ｓ７）。

【００４５】次に、シート部５１、ドア部５２の判断、
運転席無しの中間車両５０の壁あるいは運転席有り車両
６０の運転室壁６２の判断、ドア部５２の清掃動作、各
Ｕターンブロック５６，６４，５７における清掃処理動
作について、説明する。

【００４６】＜＜シート部／ドア部の判断＞＞ まず、車両の長手方向に沿って直進している場合の制御
装置１８による車内のシート部５１とドア部５２との識
別は、図４に示すように、ロボット１の左側面に設けら
れている距離計測センサ１４の測距信号と近接センサ１
５の近接信号との組合せに基づき、シート判定部３８お
よびドア判定部３９が行なう。すなわち、距離計測セン
サ１４が所定値以下の近くに何らかの物体の存在を検出
し、あるいは近接センサ１５が何らかの物体の検出を行
なっている場合に、シート部５１に沿ってロボット１が
走行していると判断する（図４に示す状態）。そして、
距離計測センサ１４が所定値以上の距離を測定してお
り、かつ近接センサ１５が検出信号を入力しない場合に
は、ドア部５２に沿って走行していると判断する。

【００４７】＜＜前方の壁の検出＞＞ 前方に車両の壁５４あるいは運転室の壁６２が存在する
ことを検出するのは、ロボット１の前面に設けられた距
離計測センサ１４が所定値以下の測距信号を入力する場
合である。

【００４８】＜＜運転席無し車両（中間車）／運転席有
り車両の判断＞＞ 図１２（ａ）に示すように中間車５０の場合には、ロボ
ット１の進行方向前端部近く（図１２では右端近く）に
ドア部５２があり、さらに前方にシート部５１があり、
そのシート部５１の前方に壁５４が存在することにな
る。ところが、同図（ｂ）に示すように運転席有り車両
６０の場合には、ロボット１の進行方向前端部近くにド
ア部５２があるが、その前方にはシート部５１が存在せ
ず、直接運転室の壁６２を検出することになる。

【００４９】そこで、図１２（ａ）において、７０ａの
位置で側方にドア部５２を検出し、その後に７０ｂの位
置で側方にシート部５１を検出し、さらに進んで、７０
ｃの位置まで来て側方にシート部５１を検出し、同時に
前方の距離計測センサ１４が所定距離以内の測距信号を
入力するようになった時に、中間車５０と判定し、図５
に示す運転席無し車両のＵターンブロック５６にロボッ
ト１が来ていると判断する。

【００５０】他方、図１２（ｂ）において、７０ａの位
置で側方にドア部５２を検出し、その後に７０ｄまで進
んでもシート部を検出せず、前方の距離計測センサ１４
が所定距離以内の測距信号を入力するようになった時
に、運転席有り車両６０であると判定し、図６に示す運
転席有り車両のＵターンブロック６４にロボット１が来
ていると判断する。

【００５１】＜＜ドア部の清掃処理＞＞ 図７に示すように、シート部５１に沿ってｉで直進して
きたロボット１は、ドア部５２を直進し、次のシート部
５１の手前側のエンドを検出して停止し、iiでドア部５
２の奥後方まで後退し、続いて iiiで前進しながらドア
に沿って清掃し、前方のシート部５１の近くまで来て停
止し、続いてivで後方のシート部５１の先端部までＲを
描くように後退し、ドアに向かって直角になるように転
換し、 vでそのままドアまで進み、その後、viで後方の
シート部５１に沿って直角に曲がるように後退しながら
元の直進方向に転換し、続いて viiで再びシート部５１
に沿うように直進しなが清掃を行なうようにする。

【００５２】こうして、ドア部５２の全体を隅々まで洗
浄清掃して、次のシート部５１に進むのである。

【００５３】＜＜運転席無し車両のＵターンブロックの
清掃処理＞＞ 図８に示すように、最後のドア部５２の清掃を終えて、
次のシート部５１の沿って清掃しながらｉで直進するう
ちに、前方に壁５４を検出すれば、この場合には上述の
ようにこの部分が運転席無し車両（中間車）５０のＵタ
ーンブロック５６であると判断し、iiで少し後退し、 i
iiで右に９０度方向転換しながら清掃し、右側のシート
部５１の近くまで進めば停止して、ivで後退し、続いて
vで斜め前方を向くようにさらに９０度近く転換して清
掃しながら進み、その後viで斜め外側に壁５４近くまで
後退し、さらにシート部５１に平行になるように方向転
換した後、 viiでシート部５１に沿って車両５０の後方
に直進しながら清掃を続けるようにし、Ｕターンブロッ
ク５６の清掃を終了する。

【００５４】＜＜運転席有り車両のＵターンブロックの
清掃処理＞＞ 図９に示すように、最後のドア部５２の次にシート部５
１がなく、前方に直接に壁６２を検出すれば、この部分
が運転席有り車両６０のＵターンブロック６４であると
判断し、次のように清掃処理する。

【００５５】ドア部５２をｉで直進し、前方に壁６２を
検出して停止し、iiでドアに接近するように斜め外側に
向けて後進し、直前のシート部５１のところまで来ると
停止して、 iiiでドアに沿って直進しながら清掃し、再
び壁６２を検出すれば停止し、ivで先のシート部５１の
エンド先端部までＲを描くように後退してドアと直角に
なる向きに方向転換し、そのまま vでドアに直角に向か
って直進しながら清掃し、ドアを検出すれば停止し、vi
でシート部５１に沿って９０度方向転換しながら後退
し、 viiで再び壁６２を検出するまで直進する。

【００５６】そして壁６２からロボット１のほぼ１台分
近く残した位置で停止して右に９０度転換し、viiiで壁
６２に沿って直進しながら清掃し、反対側のドアを検出
すると停止し、さらにixで壁６２側に近づくように斜め
後方に先のドアまで後退し、続いて、 xで壁６２に沿っ
て直進しながら清掃し、反対側のドアまで進む。

【００５７】続いて、xiでシート部５１の幅分近く壁６
２に沿って後退し、９０度右転換してシート部５１に平
行にし、 xiiで車両の後方に向かってドア部５２をシー
ト部５１を検出するまで直進しながら清掃し、シート部
５１を検出すれば停止し、次にxiiiでドアに近づくよう
に斜め外後方に向けて後退し、壁６２の近くまで後退す
れば停止し、 xivで進行方向前方のシート部５１までド
アに沿って前進しながら清掃し、シート部５１に到達す
れば停止し、xvで少し後退し、その後、 xviで斜め内前
方に方向転換して前進し、シート部５１のエンド位置に
来れば、シート部５１に平行になるように方向転換し、
シート部５１に沿って直進しながら清掃するようにす
る。

【００５８】＜＜１巡目−２巡目Ｕターンブロックの清
掃処理＞＞ 車両５０または６０をスタート点ＳＴから前端部まで進
んで運転席無し車両Ｕターンブロック５６または運転席
有り車両Ｕターンブロック６４のＵターンブロック清掃
処理を終え、さらに車両の反対側を前方から後方に向け
て通常のシート部５１、ドア部５２の清掃処理を繰り返
しながら、車両５０または６０の後端部まで到達すれ
ば、１巡目−２巡目Ｕターンブロック５７を図１０に示
すルートによって清掃処理する。

【００５９】すなわち、ドア部５２の清掃の後、ｉでシ
ート部５１に沿って直進しながら清掃し、前方に壁５４
を検出すれば、iiでいったん後退し、その後、 iiiで９
０度右に方向転換して壁５４に沿って直進しながら清掃
し、スタート点ＳＴの最初のシート部５１を前方に検出
すれば停止する。そして、ivで１巡目で清掃済みの幅分
だけ後退し、 vで右に９０度方向転換し、シート部５１
に沿って車両５０または６０の前方に向かって直進しな
がら清掃する。

【００６０】その後、前端部まで到達すれば、１巡目で
清掃済みの幅分だけ内側位置を旋回しながら清掃し、再
び後方に向けて直進しながら清掃し、以後、同じように
して渦巻き状に徐々に内側にシフトしながら床面全体を
残さずに洗浄清掃する。

【００６１】こうして、車両５０または６０のスタート
点ＳＴから最終点ＳＰまでを自動走行しながら洗浄清掃
するのである。

【００６２】しかしながら、例えばＩＣカードなどによ
りあらかじめ車両情報を記憶させておいて、スタート点
ＳＴを固定し、スタート点から最終点ＳＰまでの走行ル
ートをあらかじめ設定するようにすれば、清掃開始後に
何らかの原因で途中で停止してしまうと、もう一度スタ
ート点ＳＴに戻して再スタートさせなければ全体の自動
清掃が円滑に実行できないようになり、この場合には、
清掃済みの箇所も再び清掃しなければならなくなる無駄
が生じる。

【００６３】そこで、図１３に示すように、車両５０ま
たは６０を１つのシート部５１とその次のドア部５２と
で１ブロックとなるように複数のブロックＢ１，Ｂ２，
…に分割する。そして、各ブロックＢ１，Ｂ２，…にお
いてシート部５１の始まり位置をスタート点として自走
清掃するようにする。

【００６４】このようにすれば、何らかの原因でロボッ
ト１が途中で停止したとしても、最初のスタート点ＳＴ
まで戻さずとも、最寄りのブロックＢｉのシート部５１
から再スタートさせることができるようになり、すでに
清掃し終えた場所を再清掃する無駄を防止することがで
きるようになる。

【００６５】そして、この発明によれば、車両の種別を
Ｕターンブロック５６，６４において運転席無しの中間
車５０と運転席有り車両６０との自動判別し、それに応
じたＵターンブロックの清掃処理ができるようにしたた
めに、このようにブロック分けして、途中のブロックか
ら再スタートしても継続して車両全体の自走清掃ができ
るようになるのである。

【００６６】次に、洗浄汚水の光透過量の大小に応じて
再清掃の判別を行ない、あいるは汚れのひどさに応じて
清掃速度を可変として、全体として仕上がりの均一化を
図る発明について説明する。

【００６７】図１４はこの発明の一実施例に用いられる
水質調査センサ３６の一例を示している。この実施例の
水質調査センサ３６は、スクイージ３の部分から回収さ
れた洗浄汚水を汚水タンク８まで導く汚水ダクト１０１
上に設けられており、汚水ダクト１０１の透明部１０１
ａに一定量の光を照射する光照射部３６ａと、この光照
射部３６ａからの光のうち汚水ダクトの透明部１０１ａ
を透過してきて光透過量を検出する光受光部３６ｂを配
置した構成である。

【００６８】そして、制御装置１８は、水質センサ３６
における光受光部３６ｂからの光透過量検出信号を受け
て光透過率を計算し、得られた光透過率から汚水の透明
度をを判定し、床面の汚れ具合を判断し、汚れがひどい
ときには再清掃をゆっくりやらせ、汚れがさほどでない
場合には再清掃を定常清掃速度よりもやや遅い程度に制
御し、汚れ具合に応じて清掃速度を可変とする制御を行
なう。

【００６９】すなわち、光の透過率が５０％以下の場合
には、床面が基準よりも汚れていると判断し、ロボット
１を一定区間後進させる。そして、次に前進するのであ
るが、その前進時の走行速度を光の透過率／走行速度係
数とし、汚れがひどく、したがって汚水の光透過率が低
い場合には走行速度を遅くしてゆっくり洗浄清掃させる
ようにし、逆に汚れがそれほどひどくなくて光の透過率
が４０〜５０％である場合には、走行速度を定常速度よ
りもやや遅いだけにする。こうして、汚れのひどい部分
でもさほど汚れがひどくない部分であっても、清掃の仕
上がりがほぼ均一になるようにする。

【００７０】なお、再清掃時の走行速度を可変とする制
御を開始する光透過率は、上記では５０％としたが、こ
れに限定されることはなく、実験的に決定することがで
きるものである。

【００７１】こうして、この発明の実施例の清掃ロボッ
トでは、複数種の車両を識別してそれに応じた清掃ルー
トを自動的に選択して自走清掃することができ、また各
車両の清掃スタート点を固定的にしなくてもよくなり、
途中で停止した後、再開する場合でも最寄りの位置から
支障なく再スタートさせることができ、さらには、床面
の汚れ具合に応じて清掃のていねいさを加減し、清掃の
仕上がりを床面全体で均一なものとすることができる。

【００７２】なお、上記実施例において、距離計測セン
サには超音波式だけでなく、光学式、接触式など測距が
できるセンサであれば特に限定されることはない。ま
た、車両をいくつかのブロックに分割する場合、シート
部５１とドア部５２とで１ブロックとするのではなく、
逆にドア部５２とシート部５１とで１ブロックとする分
け方であってもよい。

【００７３】次に、上述の自走式清掃ロボットにおける
ロボット１の方向制御方式について説明する。

【００７４】ロボット１の走行制御は制御装置１８の走
行制御部４１によって行なわれるのであるが、左右の駆
動輪４ｒ，４ｌの走行距離情報を各直流モータ２３ｒ，
２３ｌに対する回転速度を検出するエンコーダ２４ｒ，
２３ｌの信号から得ている。そして、ロボット１の現在
位置がどこであるべきかは、あらかじめ走行基準線とし
て、１巡目であればどこ、２巡目であればどこ、Ｕター
ンブロック５６，６４，５７であればどこというよう
に、シート部５１の前端縁からの距離、ドア部５２から
の距離、壁５４，６２からの距離情報として与えられて
いる。

【００７５】そこで、走行制御部４１は、図１５に示す
機能ブロック図、図１６に示すフローチャートのよう
に、走行距離演算部４１ａにおいてエンコーダ２４ｒ，
２４ｌからの信号をもとにして左右の駆動輪４ｒ，４ｌ
の走行距離を算出し（ステップＳ１１，Ｓ１２）、現在
位置演算部４１ｂにおいて、それらのデータから現在位
置をスタート点ＳＴからの距離Ｘと前述の走行基準線か
らのズレ量Ｙとして求める（ステップＳ１３）。

【００７６】そして、距離計測センサ１４からの入力が
あれば（ステップＳ１４，Ｓ１５）、ズレ量補正部４１
ｃがこの距離計測センサ１４からの信号に基づいて現在
位置のズレ量Ｙを補正して厳密な値を求める（ステップ
Ｓ１６）。

【００７７】続いて、ステアリング係数演算部４１ｄ
が、こうして得られたズレ量Ｙの大小に応じて、折線デ
ータ記憶部４１ｅに保存された折線特性に基づいてステ
アリング係数を３段階に分けて調整し、速度指令演算部
４１ｆにおいて、得られたステアリング係数を速度指令
と加算することにより左右の速度指令を求め、ロボット
１が常に走行基準線に一致して走行するように制御する
（ステップＳ１７〜Ｓ２９）。上記のステアリング係数
の調整は、図１７に示す折線特性に基づく。

【００７８】まず、このようにステアリング係数を３段
階に分けて調整する理由について説明すれば、列車５
０，６０内でロボット１をシート部５１、ドア部５２、
壁などからの距離を計測しながらこれらに平行に走行さ
せようとするとき、図１８に示すように、ドア部５２と
戸袋５９と段差、ドア部５２と戸袋５９のポール５１０
との段差、シート部５１の継ぎ目５１１の段差、シート
部５１と固定台５１２との継ぎ目５１３の段差があり、
このような段差がある部分で距離計測センサ１４が微妙
な凹凸に反応し、距離計測データがそれまで出力してい
たものと比べて変化する。

【００７９】そこで、このような微妙な凹凸に対する距
離データの変化に対してはズレ量を敏感に補正するよう
にすれば、ロボット１の走行安定性が損なわれることに
なるので、このような場合にはステアリング制御を緩く
する必要があり、逆に、基準距離から大きくずれている
場合には大きなステアリング制御をすることによって速
く基準線に戻す必要がある。そして、さらに大きなズレ
量が発生している場合には、それに応じたステアリング
制御を行なうと、一度のステアリング量が大きくなり過
ぎてロボット１が回転してしまうことにもなって不都合
であり、ある一定量以上のステアリングを一度に掛ける
ことも避けなければならない。

【００８０】以上の理由によって、ステアリング係数を
３段階に分けて調整するようにしているのであり、図１
６のフローチャートにおけるステップＳ１６で得たズレ
量Ｙと、現在の走行速度とをもとにして、ステップＳ１
７以下の処理にしたがってステアリング補正量Ｓを決定
する。

【００８１】ズレ量Ｙと比較するズレ量基準として±Δ
Ｄ１，±ΔＤ２，±ΔＤ３があり、これらの関係は、｜
ΔＤ１｜＜｜ΔＤ２｜＜｜ΔＤ３｜であるとする。そし
て、ステアリング補正量Ｓを以下のようにして決定す
る。

【００８２】まず、走行速度指令Ｖ′は、 走行速度指令Ｖ′＝走行速度指令Ｖ＋ステアリング補正
量Ｓ とする。また、現在のズレ量Ｙと走行速度指令Ｖとをも
とに、ステアリング係数ＳＰＤを ＳＰＤ＝Ｖ／Ｋ （Ｋ：定数） とし、前記ステアリング補正量Ｓをステアリング係数Ｓ
ＰＤとの関係で、次のようにして決定する。

【００８３】（１）基準距離との差、すなわちズレ量Ｙ
が−ΔＤ３より小さい（Ｙ＜−ΔＤ３）とき、ステアリ
ング補正量Ｓを−ΔＤ３の固定値とする（ステップＳ１
７，Ｓ１８）。

【００８４】（２）基準距離からのズレ量ＹがΔＤ３よ
り大きい（Ｙ＞ΔＤ３）とき、ステアリング補正量Ｓを
ΔＤ３の固定値とする（ステップＳ１９，Ｓ２０）。

【００８５】（３）ズレ量Ｙが−ΔＤ１より小さく（ス
テップＳ２１）、また−ΔＤ２よりも小さいとき（ステ
ップＳ２２）、すなわち、Ｙ＜−ΔＤ２のときには、ス
テアリング補正量Ｓを、Ｓ＝ＳＰＤ＊（１−（Ｙ／（−
ΔＤ２）））とする（ステップＳ２４）。

【００８６】（４）ズレ量Ｙが−ΔＤ１より小さいが
（ステップＳ２１）、−ΔＤ２よりも大きいとき（ステ
ップＳ２２）、すなわち、−ΔＤ１＞Ｙ＞−ΔＤ２のと
きには、ステアリング補正量Ｓを、Ｓ＝ＳＰＤ＝Ｖ／Ｋ
（Ｋ：定数）とする（ステップＳ２３）。

【００８７】（５）ズレ量ＹがΔＤ１より大きく（ステ
ップＳ２５）、かつ、ΔＤ２よりも大きいとき（ステッ
プＳ２６）、すなわち、Ｙ＞ΔＤ２のときには、ステア
リング補正量Ｓを、Ｓ＝ＳＰＤ＊（１＋（Ｙ／ΔＤ
２））とする（ステップＳ２８）。

【００８８】（６）ズレ量ＹがΔＤ１より大きいが（ス
テップＳ２５）、ΔＤ２より小さいとき（ステップＳ２
６）、すなわち、ΔＤ１＜Ｙ＜ΔＤ２のときには、ステ
アリング補正量Ｓを、Ｓ＝ＳＰＤとする（ステップＳ２
７）。

【００８９】（７）ズレ量Ｙが−ΔＤ１より大きく（ス
テップＳ２１）、かつ、ΔＤ１よりも小さいとき（ステ
ップＳ２５）、すなわち、−ΔＤ１＜Ｙ＜ΔＤ１のとき
には、ステアリング補正量Ｓ＝０とする（ステップＳ２
９）。

【００９０】こうして、正規の速度指令Ｖに対して上記
のステアリング補正量Ｓを加えることにより最終的な速
度指令Ｖ′を求め、右または左のステアリングの必要な
方の駆動輪４ｒ，４ｌに与え、これら右または左の他方
の駆動輪には速度指令Ｖをそのまま与えることによって
ステアリング制御を行ない、常に基準距離を保つように
走行制御するのである。そしてこの結果とし、前述のよ
うなシート間の極小さな段差に対してはステアリングを
行なわず、また大きな段差に対しては大きなステアリン
グ量を与えることにより、すばやく基準線に戻るように
制御できるようになり、安定した走行と、きれの良いス
テアリングを実現することができるのである。

【００９１】なお、この実施例において、ステアリング
係数を決定する段階として、３段階に限らず、２段階と
し、あるいは４段階以上の多段としてもよい。

【００９２】次に、図１〜図３に示した清掃ロボット１
が自走清掃する際に、電源ケーブル５が弛んで床に落
ち、ロボット１自身に巻き付いたりすることがないよう
に、電源ケーブル５の張力を常に一定に保つためにケー
ブル張力制御系２５により電源ケーブル５を自動的に巻
取りあるいは送出す電源ケーブルの張力制御を行なう巻
取制御部４２の構成について説明する。

【００９３】電源ケーブル５の張力を一定に保持するた
めのケーブル張力制御系２５のハードウェア構成は、図
１９のようになっており、電源ケーブル５を巻取り、送
出すために正逆転ができる巻取リール７１０と、この巻
取リール７１０を回転駆動するための電動機２７と、こ
の電動機２７の回転速度、方向を検出するためのエンコ
ーダ２８と、電源ケーブル５に一定張力を与えるための
テンションアーム７３、このテンションアーム７３に張
力を与え、テンションアーム７３に加わる力に応じて伸
張、収縮するバネ７４と、このバネ７４の伸び量に応じ
た電圧信号を出力するポテンショメータ７５を備えてい
る。

【００９４】次に、この巻取制御部４２のケーブル張力
保持の動作原理について、図２０に基づいて説明すれ
ば、同図（ａ）に示す通常状態から、ロボット１が走行
して電源元の位置から離れると電源ケーブル５を送出す
必要があるが、ロボット１が移動すると、同図（ｂ）に
示すように電源ケーブル５が引っ張られ、これによって
テンションアーム７３が引き出され、バネ７４が延び、
ポテンショメータ７５が張力増加を示す電圧信号を出力
する。

【００９５】そこで、このポテンショメータ７５の信号
に基づいて、後述する電気系統が巻取リール７１０のケ
ーブル送出を指示してケーブルの張力を通常状態になる
ように制御する。

【００９６】逆にロボット１がケーブル５の張力を緩め
る方向に走行すれば、同図（ｃ）に示すようにケーブル
５の張力が小さくなるためにバネ７４がテンションアー
ム７３を引き戻し、これによってポテンショメータ７５
が張力減少を示す電圧信号を出力し、これに応答して、
後述する電気系統が巻取リール７１０のケーブル巻取を
指示してケーブルの張力を通常状態になるように制御す
る。

【００９７】図２１は巻取制御部４２の機能ブロック図
を示している。図２１において、ケーブル５の張力の指
令値７６を巻取制御部４２の入力に設定し、ポテンショ
メータ７５には電源７７によって電圧を印加し、ポテン
ショメータ７５の出力を制御系２５にフィードバックす
るようにしてある。この場合、ケーブル５の張力をポテ
ンショメータ７５によって電圧値として検出し、巻取制
御部４２に入力されることになる。

【００９８】そこで、ポテンショメータ７５の検出値
は、Ａ／Ｄ変換器７８によってディジタル量に変換さ
れ、張力指令値７６と比較され、制御演算部７９に入力
され、この制御演算部７９によって、電動機２７を駆動
する指令が出力され、巻取リール７１０を回転させるこ
とができる。

【００９９】次に、上記の構成の巻取制御部４２による
ケーブル張力制御動作について説明する。

【０１００】図２２のフローチャートに示すように、張
力指令値７６の設定を行なっておき、ポテンショメータ
７５とＡ／Ｄ変換器７８によってケーブル５の張力を検
出する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。

【０１０１】このケーブル５の張力検出値は、張力指令
値７６と等しいか等しくないか判断され（ステップＳ３
３）、等しい場合には、停止指令を電動機２７に出力し
（ステップＳ３５）、巻取リール７１０を回転させない
状態を保つ（ステップＳ３８，Ｓ３９）。

【０１０２】一方、ステップＳ３３において、ケーブル
５の張力が張力指令値７６と等しくない場合には、さら
にステップＳ３４において、張力検出値が張力指令値７
６より大きいか大きくないか判断され、大きくない場合
ケーブル５を巻取る方向への回転指令を電動機２７に出
力し（ステップＳ３６）、ケーブル５を巻取る方向に巻
取リール７１０を回転させる（ステップＳ３８，Ｓ３
９）。逆にステップＳ３４において、張力検出値が張力
指令値７６よりも大きいと判断された場合にはケーブル
５を送出す方向への回転指令を電動機２７に出力し（ス
テップＳ３７）、ケーブル５を送出す方向に巻取リール
７１０を回転させる（ステップＳ３８，Ｓ３９）。

【０１０３】そして、この張力制御は張力検出値が張力
設定値とほぼ等しくなるまで巻取リール７１０を回転さ
せ、常にケーブル５の張力が一定になるように制御す
る。なお、この一連の動作は、処理終了指令が入力され
るまで続けられる（ステップＳ４０）。

【０１０４】こうして、この実施例の清掃ロボット１の
自走清掃時に、ロボット１が電源元から遠く離れていく
場合でも、近くに戻ってくる場合でも、いつでもケーブ
ル５の張力を検出し、張力設定値と比較し、 張力検出値＞張力設定値 の場合にはケーブル５を送出し、 張力検出値＜張力設定値 の場合にはケーブル５を巻取るように巻取リール７１０
を電動機２７によって回転させ、ケーブル５の張力を設
定値に等しくすることができる。

【０１０５】さらに、この清掃ロボット１における巻取
装置６のケーブル張力一定に制御するケーブル張力制御
系２５は、特にロボット１が方向転換する際にも常に一
定のケーブル張力を保てるように保障する構成として、
次のような実施例を構成することができる。

【０１０６】すなわち、図２１に示した実施例では、ロ
ボット１がどのような走行を行なっているのかを巻取装
置６が認識していないために、張力指令値は１つの固定
された値をとるしかできず、この場合には、ロボット１
が直線走行を行なうとき、図２５（ａ）に示すように巻
取装置６の電源ケーブル引出し口７１１が常に電源元を
向くので、実張力値がロボット１の走行に対応したデー
タ（ロボット１が電源元から遠ざかる場合には、送出の
張力データであり、近づく場合には、巻取の張力データ
である）となるため、問題なくケーブルの巻取、送出の
制御が行なえる。しかしながら、コーナリングやＵター
ンなどのように旋回する走行をした場合には、通常は図
２５（ａ）に示すようにケーブル５を引く張力（張力指
令値）が小さいために電源ケーブル引き出し口７１１が
電源元を向いているが、同図（ｂ）に示すように巻取装
置６の電源ケーブル引出し口７１１が電源元を向かない
場合が発生し、ロボット１は電源元に近づいているの
に、実張力入力値にケーブル５を送出す方向が入力さ
れ、巻取装置６は実張力にしたがい、ケーブルを送出す
方向に速度を出力するため、ケーブル５が弛んでしま
い、ロボット１自身がケーブル５を踏みつけてしまう事
態の発生する恐れがある。

【０１０７】そこで、張力指令値７６をあらかじめ強く
した場合、上記の問題はなくなるが、常時、強い張力で
ケーブル５を引っ張っているため、ロボット１の走行に
悪影響を与える恐れがある。

【０１０８】そこで、図２３に示す実施例では、ロボッ
ト１の左右の駆動輪４ｒ，４ｌの走行速度を検出し、左
右の駆動輪の速度差に応じて張力指令値を変動させるこ
とにより、巻取装置６の電源引出し口が常に電源元を向
くように制御し、より安定した巻取、送出の制御を行な
うようにするのである。

【０１０９】すなわち、左右の駆動輪４ｒ，４ｌの電動
機２３ｒ，２３ｌそれぞれの速度をエンコーダ２４ｒ，
２４ｌの信号から入力する走行速度入力部８１と、入力
した走行速度より左右の電動機２３ｒ，２３ｌの速度差
を計算する速度差計算部８２と、計算した速度差に基づ
き、その速度差に応じた張力指令値を計算する張力指令
値計算部８３と、前述のポテンショメータ７５に相当す
る現在の張力を検出する実張力検出部８４と、この実張
力を入力する実張力入力部８５と、前述の張力指令計算
部８３で求めた張力指令値と実張力入力部８５から入力
した実張力との誤差張力より巻取電動機２７の速度指令
値を計算する速度指令値計算部８６と、その速度指令値
で巻取電動機２７を駆動させるための駆動制御部８７と
で、この清掃ロボット１の巻取制御部４２が構成され
る。

【０１１０】そして、この実施例の巻取制御部４２は、
次のように動作する。

【０１１１】走行速度入力部８１で、ロボット１の左右
の駆動輪４ｒ，４ｌそれぞれの電動機２３ｒ，２３ｌの
速度をエンコーダ２４ｒ，２４ｌの信号から入力し、入
力した左右の電動機速度より速度差を速度差計算部８２
が計算する。

【０１１２】これは、

【数１】 電動機速度差＝｜左電動機速度−右電動機速度｜ …（１） による。

【０１１３】得られた電動機速度差は、張力指令値を決
定するために張力指令値計算部８３に入力されて参照さ
れる。ここで、走行電動機速度差が、ＭＩＮ値以下（直
進とみなすことができる範囲の値）の場合には、直進走
行時の張力指令値とし、速度差がＭＡＸ値を超える場合
には、コーナー走行時の張力指令値とする。さらに、Ｍ
ＩＮ値とＭＡＸ値との間の速度差については、速度差に
比例するように張力指令値を次の（２）式によって算出
する。

【０１１４】

【数２】 張力指令値＝走行電動機速度差×係数 …（２） したがって、この張力指令値計算部８３では、走行電動
機２３ｒ，２３ｌの速度差に応じて、図２４に示す張力
指令値のパターンを計算し、

【数３】 速度差＜ＭＩＮ値の場合 …… 張力指令値＝ＭＩＮ値 速度差＞ＭＡＸ値の場合 …… 張力指令値＝ＭＡＸ値 ＭＩＮ値＜速度差＜ＭＡＸ値 …… 張力指令値＝走行電動機速度差×係数 とし、速度差に応じてこれらの値を選択して張力指令と
して出力する。

【０１１５】一方、ケーブル５の実張力は、前述のよう
なポテンショメータ７５のような張力検出部８４で検出
し、これを実張力入力部８５でアナログディジタル変換
し、ディジタルデータとしてフィードバックする。

【０１１６】このフィードバックした実張力と張力指令
値計算部８３で求めた張力指令値から、張力指令値との
張力誤差を（３）式で求め、

【数４】 張力誤差＝張力指令値−実張力 …（３） その張力誤差を速度指令値計算部８６で速度指令値に計
算しなおし、これを駆動制御部８７（図３におけるケー
ブル巻取用ドライバ２６に相当する）に与える。この速
度指令値の計算は、次の（４）式に基づく。

【０１１７】

【数５】 速度指令値Ｖ（ｔ）＝ ｋｐ・Ｅｎ＋ｋｄ・（Ｅｎ−Ｅn-1 ） ＋ｋｉ・（Ｅｎ＋Ｅn-1 ＋Ｅn-2 ……Ｅn-T ）／Ｔ…（４） ここで、 ｋｐ ： 比例ゲイン ｋｄ ： 微分ゲイン ｋｉ ： 積分ゲイン Ｅｎ ： 張力誤差 Ｔ ： 積分サンプリングタイム である。

【０１１８】こうして、（４）式で求めた速度指令値を
駆動制御部８７に出力することにより、巻取電動機２７
を駆動して、電源ケーブル５の実張力を張力指令値に一
致させる。なお、以上の巻取電動機２７の速度制御は約
１０ｍｓという周期で行なうことにより、実張力を張力
指令値の値に保つことができる。

【０１１９】このようにして、電源ケーブルの張力指令
値をロボット１の走行する左右の走行電動機の速度差に
より変動させ、直進走行時は張力指令値を弱くし、電動
機速度差が大きくなるにつれて張力指令値を大きくする
ことにより、コーナリングなどロボットが複雑な動きを
した場合でも、電源元と巻取装置６の電源ケーブル引出
し口７１１が図２５（ａ）のように一直線になるように
することにより、巻取装置がロボットの動作と反対の動
作（ロボットがケーブルの方向に近づくのに巻取装置が
ケーブルを送出すような動作）をすることをさけること
ができ、ロボット１の動作に応じた安定した巻取、送出
制御が行なえるのである。

【０１２０】

【発明の効果】以上のようにこの発明の清掃ロボットに
よれば、走行駆動装置によって列車内を自動走行する
際、走行制御装置により走行駆動装置の走行およびステ
アリング制御を行ない、列車内を当該ロボットが外側か
ら内側へ一筆書きで走行するように制御し、この走行時
に、清掃用具駆動装置により駆動される清掃用具によっ
て列車内の床の洗浄清掃を行なうことにより、車内を自
動清掃することができ、この自動清掃の際に、列車内の
側方および前方のシート、ドア、壁からの距離を測定す
る測距手段と、側方のシートの有無を検出するシート検
出手段と、前方の障害物を検知する障害物検出手段から
の信号に基づき、種別判定手段が前端に運転室がある運
転室あり列車か前端までシートが備えられている中間車
かの列車種別の判定を行ない、さらに、この種別判定手
段の列車種別判定に基づき、ルート切換手段が当該ロボ
ットの一筆書きの走行ルートを切り換えることにより、
運転室あり列車、中間車それぞれの室内形状に応じたル
ートで走行してすみずみまで残さず自動清掃することが
できる。

【０１２１】またこの発明の清掃ロボットでは、測距手
段とシート検出手段からの信号に基づいて、開始位置設
定手段が任意のドア部より進行方向の前方にあるシート
の始まり位置を識別し、自動清掃開始位置に指定するこ
とにより、車内のいずれのシートの位置からでも自動清
掃を開始することができる。

【０１２２】また、この発明の清掃ロボットによれば、
列車内を自動走行しながら清掃する際に、清掃用具の回
収する洗浄汚水の光透過量を光透過量測定手段によって
測定し、この光透過量測定手段が測定した一定区間距離
の洗浄汚水の光透過量が所定値以下の場合に、再清掃判
定手段が再清掃を行なうために走行制御装置に一定区間
後進させる指令を与えることにより、汚れのひどい場所
をていねいに清掃することができ、仕上がりを均一にで
きる。

【０１２３】またこの発明の清掃ロボットでは、再清掃
判定手段が再清掃の判定をした場合に、光透過量測定手
段の測定した光透過量に応じて清掃速度調整手段が走行
速度を遅くすることにより、汚れの程度に応じてひどく
汚れている場所はゆっくりとていねいに、そして汚れが
少ない場所は速く清掃することにより、能率良く自動清
掃できる。

【０１２４】さらにこの発明の清掃ロボットでは、偏差
量ランク分け手段によって位置偏差検出手段の求めた位
置偏差に基づいて、当該位置偏差を複数ランクに分けた
いずれのランクに属するかを判定し、ステアリング量演
算手段によって必要なステアリング量を求める際に、こ
のランク分けされた偏差量に応じて、偏差量が比較的大
きいランクに属する場合に偏差量に大きな係数を掛けた
数値に比例するステアリング指令を出力し、偏差量が比
較的小さいランクに属する場合に偏差量に小さな係数を
掛けた数値に比例するステアリング指令を出力すること
により、微妙な凹凸に対する距離データの変化に対して
はステアリング制御を緩やかに行なうことで走行の安定
性を維持し、逆に基準距離から大きくずれている場合に
は大きなステアリング制御を行なうことによってすばや
く基準線に戻す制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のハードウェア構成を示す
正面図および側面図。

【図２】上記実施例の操作パネルを示す正面図。

【図３】上記実施例のシステム構成を示す回路ブロック
図。

【図４】上記実施例の測距動作を説明する正面図。

【図５】上記実施例のロボットの運転席無し車両（中間
車）内の清掃ルートを示す説明図。

【図６】上記実施例のロボットの運転席有り車両内の清
掃ルートを示す説明図。

【図７】上記実施例のロボットのドア部の自走ルートを
示す説明図。

【図８】上記実施例の運転席無し車両のＵターンブロッ
クの自走ルートを示す説明図。

【図９】上記実施例の運転席有り車両のＵターンブロッ
クの自走ルートを示す説明図。

【図１０】上記実施例の１巡目−２巡目のＵターンブロ
ックの自走ルートを示す説明図。

【図１１】上記実施例の自動清掃の動作を示すフローチ
ャート。

【図１２】上記実施例の運転席有り／無しそれぞれの車
両のＵターンブロックの説明図。

【図１３】この発明の他の実施例における車内分割例を
示す説明図。

【図１４】この発明の他の実施例における洗浄汚水の光
透過量を自動検出する装置の斜視図。

【図１５】この発明の多段ステアリング制御系の機能ブ
ロック図。

【図１６】上記実施例の多段ステアリング制御系の動作
を示すフローチャート。

【図１７】上記実施例で用いるステアリング係数補正の
折線グラフ。

【図１８】上記実施例の動作を示す平面図。

【図１９】この発明の他の実施例の巻取制御部のハード
ウェア説明図。

【図２０】上記実施例の電源ケーブル張力制御動作を示
す説明図。

【図２１】上記実施例の回路構成を示す回路ブロック
図。

【図２２】上記実施例の動作を示すフローチャート。

【図２３】この発明のさらに他の実施例の回路ブロック
図。

【図２４】上記実施例で用いる張力指令パターンの説明
図。

【図２５】上記実施例の動作の説明図。

【符号の説明】

１ 清掃ロボット ２ 清掃ブラシ ３ スクイージ ４ｒ，４ｌ 駆動輪 ５ 電源ケーブル ６ 巻取装置 ７ 洗浄液タンク ８ 汚水タンク ９ 操作ハンドル １０ 操作パネル １１ 走行スイッチ １２ 非常停止スイッチ １３ 障害物センサ １４ 距離計測センサ １５ 近接センサ １６ 接触検知バンパ １７ 点滅灯 １８ 制御装置 ２２ｒ，２２ｌ 走行用ドライバ ２３ｒ，２３ｌ 走行電動機 ２４ｒ，２４ｌ エンコーダ ２６ ケーブル巻取用ドライバ ２７ 巻取電動機 ２８ エンコーダ ３０ 駆動回路 ３１ 電動機 ３２ 洗剤滴下アクチュエータ ３３ 給水検出センサ ３４ 吸引装置 ３５ 廃水検出センサ ３６ 水質調査センサ ３７ ブロック判定部 ３８ シート判定部 ３９ ドア判定部 ４０ 車種判定部 ４１ 走行制御部 ４２ 巻取制御部 ４３ 清掃制御部 ５０ 運転席無し車両 ５１ シート部 ５２ ドア部 ５６ 運転席無し車両のＵターンブロック ６４ 運転席有り車両のＵターンブロック ７３ テンションアーム ７４ バネ ７５ ポテンショメータ ７６ 張力指令値 ７７ 電源 ７８ Ａ／Ｄ変換器 ７９ 制御演算部 ７１０ 巻取機 ８１ 走行速度入力部 ８２ 速度差計算部 ８３ 張力指令値計算部 ８４ 張力検出部 ８５ 実張力入力部 ８６ 速度指令計算部 ８７ 駆動制御部 ８８ 駆動制御部 １０１ 汚水ダクト

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−117012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−131207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 1/00 - 1/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 列車内を自動走行するための走行および
   ステアリングを行なう走行駆動装置と、前記走行駆動装
   置を制御して列車内を当該ロボットが外側から内側へ一
   筆書きで走行するように前後進、転換を制御する走行制
   御装置と、列車内の床の洗浄清掃を行なう清掃用具と、
   前記清掃用具を駆動する清掃用具駆動装置と、洗浄汚水
   を回収する汚水回収装置とを備えて成る清掃ロボットに
   おいて、 列車内の側方および前方のシート、ドア、壁からの距離
   を測定する測距手段と、 側方のシートの有無を検出するシート検出手段と、 前方の障害物を検知する障害物検出手段と、 前記測距手段、シート検出手段および障害物検出手段か
   らの信号に基づき、列車種別を判定する種別判定手段
   と、 前記種別判定手段の列車種別判定に基づき、前記一筆書
   きの走行ルートを切り換えるルート切換手段とを備えて
   成る清掃ロボット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の清掃ロボットにおい
   て、前記測距手段とシート検出手段からの信号に基づい
   て、任意のドア部より進行方向の前方にあるシートの始
   まり位置を識別し、自動清掃開始位置に指定する開始位
   置設定手段を備えて成る清掃ロボット。
3. 【請求項３】 列車内を自動走行するための走行および
   ステアリングを行なう走行駆動装置と、前記走行駆動装
   置を制御して列車内を当該ロボットが外側から内側へ一
   筆書きで走行するように前後進、転換を制御する走行制
   御装置と、列車内の床の洗浄清掃を行なう清掃用具と、
   前記清掃用具を駆動する清掃用具駆動装置と、洗浄汚水
   を回収する汚水回収装置とを備えて成る清掃ロボットに
   おいて、 前記汚水回収装置が回収する洗浄汚水の光透過量を測定
   する光透過量測定手段と、 前記光透過量測定手段が測定した一定区間距離の洗浄汚
   水の光透過量が所定値以下の場合に再清掃を行なうため
   に前記走行制御装置に一定区間後進させる指令を与える
   再清掃判定手段とを備えて成る清掃ロボット。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の清掃ロボットにおい
   て、前記再清掃判定手段が再清掃の判定をした場合に、
   前記光透過量測定手段の測定した光透過量に応じて走行
   速度を遅くする清掃速度調整手段を備えて成る清掃ロボ
   ット。
5. 【請求項５】 列車内を自動走行するための走行および
   ステアリングを行なう走行駆動装置と、前記走行駆動装
   置を制御して列車内を当該ロボットが外側から内側へ一
   筆書きで走行するように前後進、転換を制御する走行制
   御装置と、列車内の床の洗浄清掃を行なう清掃用具と、
   前記清掃用具を駆動する清掃用具駆動装置と、洗浄汚水
   を回収する汚水回収装置とを備えて成る清掃ロボットに
   おいて、 前記走行駆動装置の駆動輪を用いて走行距離を検出する
   走行距離検出手段と、 側方に位置するシート、ドア、壁からの距離を測定する
   測距手段と、 前記測距手段によって測定した現在位置での測距結果を
   あらかじめ設定されている基準距離とを比較し、その偏
   差を求める位置偏差検出手段と、 前記位置偏差検出手段が求めた偏差に基づき、基準距離
   に戻すために必要なステアリング量を求めて前記走行制
   御装置に与えるステアリング量演算手段と、 前記位置偏差検出手段が求めた位置偏差に基づいて、当
   該位置偏差を複数ランクに分けたいずれのランクに属す
   るかを判定する偏差量ランク分け手段とを備え、 前記ステアリング量演算手段は、前記偏差量ランク分け
   手段によりにランク分けされた偏差量に応じて、偏差量
   が比較的大きいランクに属する場合に偏差量に大きな係
   数を掛けた数値に比例するステアリング指令を出力し、
   偏差量が比較的小さいランクに属する場合に偏差量に小
   さな係数を掛けた数値に比例するステアリング指令を出
   力することを特徴とする清掃ロボット。