JP3346417B1 - 移動装置 - Google Patents
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Abstract
動ロボットなどの移動装置では、移動する環境を認識す
る環境認識手段が不十分であるため、細く小さな障害物
が検知できず本体に引っ掛かって運転不能になったり、
階段等の段差がある環境では転落を防止するために走行
停止したりして作業が中断してしまうことがあった。 【解決手段】 使用者が操作する操作手段および表示手
段を構成する操作パネル8を備え、この表示手段は、使
用者が運転開始する際に使用者に対して運転上の注意表
示を行なうもので、使用者は運転開始時に必ずこの注意
表示を確認することになり、注意表示に従って環境を整
えてから運転を開始するので、移動装置の環境認識が不
十分なために発生する移動障害が減少する。
Description
て清掃や運搬、巡回警備などを自動的に行なう移動ロボ
ット等の移動装置に関するものである。
および制御手段を付加して、自動的に作業領域を移動し
て作業を行なう各種の移動ロボットが開発されている。
例えば掃除ロボットでは、清掃機能として本体底部に吸
込具や塵埃掻き上げ用の回転ブラシなどを備え、自在に
移動するための移動装置として、走行手段と移動方向を
転換するための操舵手段と、走行時に障害物を検知する
障害物検知手段と、自己の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領域の障害
物を迂回しつつ、位置認識手段によって自己が清掃した
清掃領域を認識し、まだ清掃していない清掃領域を移動
して清掃領域全体を清掃するものである。
うな従来の移動作業ロボットの移動装置では、移動する
環境を認識する環境認識機能が不十分であるため、例え
ば電気コード等の細く小さな障害物が検知できず本体に
引っ掛かって運転不能になったり、階段等の段差がある
環境では転落を防止するために走行停止したりして作業
が中断してしまうことがあった。また、床面にタバコや
線香などの火種やガソリン等の引火物が放置されている
のに気づかず運転して危険状態を悪化させる場合も想定
された。
不十分なために発生する移動障害を少なくし、運転が途
中で中断することなく、安全面での問題も解決できる移
動装置を提供することを目的としている。
せる走行手段と、前記走行手段を制御する移動制御手段
と、使用者が操作する操作手段と、使用者が前記操作手
段を操作することで、使用者に対して運転上の注意事項
を表示する表示手段を備え、前記表示手段は、前記本体
が運転を開始する前に、前記本体を動作させる周囲の環
境に関する注意事項を表示するもので、使用者は運転開
始時に必ずこの注意表示を確認することになり、注意表
示に従って環境を整えてから運転を開始するので、移動
装置の環境認識が不十分なために発生する移動障害が減
少する。
を移動させる走行手段と、前記走行手段を制御する移動
制御手段と、使用者が操作する操作手段と、使用者が前
記操作手段を操作することで、使用者に対して運転上の
注意事項を表示する表示手段を備え、前記表示手段は、
前記本体が運転を開始する前に、前記本体を動作させる
周囲の環境に関する注意事項を表示するもので、前記表
示手段は、使用者が運転開始する際に使用者に対して運
転上の注意表示を行なうことで、移動装置の環境認識が
不十分なために発生する移動障害が減少する。
対して運転上の注意表示を行なうことで、移動装置の環
境認識が不十分なために発生する移動障害が減少する。
して、使用者が確認操作を行なった場合にのみ運転を開
始するもので、使用者は運転開始時に注意表示を確認し
ないと運転開始しないから、より確実に注意表示に従っ
て環境を整えることができる。
いて、表示画面の文字または図により注意事項を表示す
るもので、使用者に分かりやすく注意事項を伝えられ
る。
いて、音声により注意事項を使用者に伝えるもので、目
の不自由な使用者に対しても確実に注意事項を伝えられ
る。
例にとって、図1〜11に基づいて説明する。
を示す。1は移動しながら清掃を行なう本体で、床面上
を矢印2の方向に移動する。3、4は左右の駆動モータ
で、それぞれの出力軸は減速機を介して左右の駆動輪
5、6を駆動する。この左駆動モータ3と右駆動モータ
4を独立に回転制御することにより本体1を移動させる
と共に移動方向を変えることができるもので、走行手段
と操舵手段を兼ねている。(例えば、一方の駆動モータ
を停止させ、他方の駆動モータのみ回転させることで本
体1は右折または左折する)7は各種入力に応じて左右
の駆動モータ3、4を制御し、本体1の走行制御を行な
う移動制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他
制御回路からなる。8は本体1の後方上面に設けた操作
パネルで、液晶などの表示器からなる表示手段上に透明
のタッチスイッチからなる操作手段を配置して構成され
ている。9は電池などからなる電源で電源スイッチ10
を介して本体1の電気回路に接続され電力を供給する。
11、12、13、14は障害物検知センサで、それぞ
れ本体1の前方、左側方、右側方、後方の障害物までの
距離を光により検出するようになっている。15、1
6、17、18は床面距離センサで、それぞれ本体1の
四隅に突出して設けられ、左前方、右前方、左後方、右
後方の床面までの距離を光により検出するようになって
いる。19は本体1の底面に回動自在に取付けられた従
輪で、本体1はこの従輪19および駆動輪5、6の三輪
で重量が支えられている。25は吸込みノズルで、吸込
み口には回転ブラシなどからなるアジテータが設けら
れ、ファンモータ26で発生させた真空圧により吸引さ
れたゴミは吸気通路27に配置されたフィルタ28で分
離されダストボックス29に集塵される。前記吸込みノ
ズル25は、支点30で回動自在に支持された支持アー
ム31に取付けられ、本体1に対して上下動可能になっ
ている。
作について説明する。
体1を置き、運転操作を始める。運転操作は、まず電源
スイッチ10を入れると図4に示すように操作パネル8
の表示器に注意事項が画面表示される。次に使用者が操
作パネル8に触れるとタッチスイッチが作動し、図5に
示すように表示画面が変わると同時に、注意事項がスピ
ーカ(図示せず)から音声として流れる。使用者は表示
された、本体1を動作させるにあたっての本体1に関す
る注意事項および/または本体1を動作させる周囲に関
する注意事項を確認し、表示画面右下の確認ボタンに触
れると、図6のように表示画面が変わり本体1は運転を
開始する。
1は障害物検知センサ11、12、13、14で周囲の
障害物を検知し、移動制御手段7が左右の駆動モータ
3、4を回転制御して移動を始める。同時に清掃ノズル
25のアジテータおよびファンモータ26が作動し、床
面のゴミを掻き上げながら吸引して清掃を行なう。最初
は、移動経路aのように障害物検知センサ13、11で
本体1の右側の壁Bまでの距離を測定しながら壁沿い走
行を行なう。このときは、移動制御手段7内部で移動マ
ップとして記憶される。そして、壁際の障害物40など
を回避しながら清掃領域の外周を一周すると、移動マッ
プでこれが認識されるから、次は移動経路bのように清
掃領域内部の清掃動作に切り替わり、図に示すような移
動軌跡で作業を行なう。例えば、清掃領域の中央部に障
害物41がある場合は、まず障害物41の片側だけ作業
を行ない、反対側が未清掃であることは移動マップで認
識できるから、あとでその部分の清掃を行なうようにな
っている。このようにして、移動マップ上で未清掃箇所
がなくなった地点(c点)で本体1は運転を終了する。
本体1の運転中の操作パネル8には図6に示すように一
時停止ボタンが表示されており、例えば途中で運転を中
止したい場合には、操作パネル8に触れると一時停止状
態になり移動が停止する。この一時停止の操作は、本体
1が移動中に行なうことが多いので、操作パネル8のど
こに触れても作動するようにして操作性を向上させてい
る。
する際に、使用者に対して操作パネル8で運転上の注意
表示を行なうので、床面上に本体1の障害物検知センサ
が検出できないような障害物があっても、使用者はあら
かじめそれを取り除いてから運転を開始するから、途中
で障害物が検知できずに止まってしまうような移動障害
がなくなるものである。
のみ運転を開始するから、使用者はより確実に注意表示
に従って環境を整えることができる。
図を用いて注意事項を表示し、さらに同時に音声でも表
示するから、使用者に分かりやすく注意事項を伝えられ
る。
を一体にした操作パネル8を使用しているが、例えば、
表示手段として液晶やLEDの表示器を、操作手段とし
て通常のスイッチを組み合わせて用いても同様の効果が
得られることはいうまでもない。
画面と音声の両方を用いているが、どちらか一方だけで
もよい。
のアジテータ50の左右両側に設けた段差スイッチ51
について説明する。
である。床面に接触する接触子を構成する接触ローラ5
2を回転自在に支持するローラ受け53は、吸込みノズ
ル25に固定された回転軸54に矢印dの方向に回動自
在に取付けられ、スプリング55で矢印dの下方に付勢
されている。56はリミットスイッチ等からなるスイッ
チで、ローラ受け53が矢印dのように回動することに
よりON/OFFするようになっており、接触ローラ5
2が矢印dの下方に行ったことを検知する検知部を構成
している。
は、図9に示すように本体1が移動中に階段等の段差5
7に近付き吸込みノズル25が段差57を越えると、下
方に付勢された接触ローラ52が段差57から矢印eの
ように落ち込むので、スイッチ56が作動する。
センサ15、16、17、18が本体1より突出して設
けられている。図10に示すように、本体1前方の床面
距離センサ15、16は、鉛直方向より角度θだけやや
前方に傾けて取付けられており本体1が移動する前方の
床面までの距離を光により非接触で検出する。本体1が
前進中に、例えば階段等の段差60があると、床面まで
の距離は大きくなるので移動制御手段7は段差と判断し
て停止し方向転換などの回避動作を行なう。本体1が後
退するときには、本体後方の床面距離センサ17、18
により同様に段差を回避するようになっている。
5、16、17、18は、それぞれの発光部から出した
光線の床面での反射位置から距離を検出しているので、
鉛直方向からの角度θを大きくし過ぎると床面の材質に
よっては反射光が戻って来ず誤検知することがあった。
一方、移動中に段差が検出できても本体1が停止するに
は制動距離が必要であるから、床面距離センサ15、1
6、17、18は、その制動距離以上の余裕をもって事
前に検知しなければならない。そこで、本実施例のよう
に床面距離センサ15、16、17、18を本体1の外
側に突出させて配置することにより、角度θを大きくせ
ずに制動距離より余裕をもって移動方向前方の床面の距
離が検出できる。また、駆動輪5、6は本体1の前後方
向のほぼ中央に配置し、図10に示すように、本体重心
61は駆動輪5、6を結ぶ線のほぼ上方になるように設
定しているので、本体1が前進または後退のどちらに移
動する場合でも、床面距離センサ15、16、17、1
8の検出位置は駆動輪5、6から遠くなるから、段差に
脱輪しにくくなる。さらに、図11に示すように、床面
距離センサ15、16、17、18のそれぞれの検出エ
リア15A、16A、17A、18Aが駆動輪5、6の
前方の少なくとも外側にかかるように設定しているの
で、本体1の側方に段差があっても駆動輪5、6がこの
段差に脱輪することがなくなるものである。また、床面
距離センサ15、16、17、18は、階段等の落込み
段差だけでなく、例えば敷居や床面上の厚い本などの突
出段差も検出できるので、障害物検知センサ11、1
2、13、14がこれを検出できなくても、乗越え不能
で走行停止することがなくなる。
しても、床面距離センサ15、16、17、18によっ
て移動方向前方の床面までの距離を非接触で検出できる
から、階段等の落込み段差や敷居等の突出段差が清掃領
域にあっても、事前にこれらを回避して、移動不能に陥
ることなく継続して運転が行なえる。
の左右両側には段差スイッチ51が設けられ、図11に
示すように本体1が矢印のように前進するときには、左
側の床面距離センサ15の検出エリア15Aと駆動輪5
との間に左側の段差スイッチ51が配置され、同様に右
側の床面距離センサ16の検出エリア16Aと駆動輪6
との間に右側の段差スイッチ51が配置されているの
で、万が一、床面距離センサ15または16で階段等の
落込み段差が検出できなくても、段差スイッチ51が作
動して段差を検出できるから、本体1が段差に転落する
ことはない。また、上記左右の段差スイッチ51は、そ
れぞれ駆動輪5、6の内側に配置されている。これは床
面距離センサ15、16の検出エリア15A、16Aが
駆動輪5、6の外側をカバーしているので、これを補完
してより確実に前方段差を検出するためである。さら
に、段差スイッチ51は本体1に対して上下動可能な吸
込みノズル25に設けているので、本体1が凹凸のある
床面を移動する場合でも、接触ローラ52は床面の凹凸
に追従して接触するから段差スイッチ51の誤動作が少
なくなる。
段差スイッチ51とを併用することにより、階段等の段
差をより確実に検出でき本体1の側方に段差があっても
移動不能に陥ることなく継続して運転が行なえるもので
ある。
して掃除ロボットに応用した場合について述べたが、こ
れに限定されるものでなく、例えば工場内の荷物運搬、
ビルの警備や案内を自動で行なう移動ロボットなどの移
動装置としても効果を奏するものである。
は運転開始時に必ず注意表示を確認することになり、注
意表示に従って環境を整えてから運転を開始するので、
移動装置の環境認識が不十分なために発生する移動障害
が減少して運転が途中で中断することなく、安全面でも
有利な移動装置が実現できる。
視した斜視図
図
図
図
Claims (4)
- 【請求項1】 本体を移動させる走行手段と、前記走行
手段を制御する移動制御手段と、使用者が操作する操作
手段と、使用者が前記操作手段を操作することで、使用
者に対して運転上の注意事項を表示する表示手段を備
え、前記表示手段は、前記本体が運転を開始する前に、
前記本体を動作させる周囲の環境に関する注意事項を表
示する移動装置。 - 【請求項2】 注意事項に対して、使用者が確認操作を
行なった場合にのみ運転を開始する請求項1記載の移動
装置。 - 【請求項3】 表示手段において、表示画面の文字また
は図により注意事項を表示する請求項1または2記載の
移動装置。 - 【請求項4】 表示手段において、音声により注意事項
を使用者に伝える請求項1〜3のいずれか1項に記載の
移動装置。
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