JP4655912B2 - 自律走行ロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、充電が可能な電源を備え自律走行を行う自律走行ロボットシステムに関するものである。

従来、この種の自律走行ロボットシステムは、自律的に目的の場所に移動して作業を行う自律移動ロボットと、ロボット外に設置される充電ステーションからなり、自律移動ロボットの内蔵バッテリーの電力が消費され充電が必要になった場合に、自律移動ロボットが自動的に充電ステーションに移動し、充電作業を行っている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の自律走行ロボットシステムを示すものである。図に示すように、自律移動ロボット１は、自律移動ロボット１の全体制御を行う制御部２と、移動目標物を検出するためのセンサ部３と、駆動電源を得るための内蔵バッテリー部４と、自律移動ロボット１の動作全般を実行する駆動制御部５とを備えている。また、充電ステーション６は光変調装置７を備え、光変調装置７が光点滅信号を発している。

そして、自律移動ロボット１は光変調装置７が発光する位置と、点滅パターンを読み取り、自動的に充電ステーションに移動し、充電作業を行っている。
特開２００４−１５１９２４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、充電ステーション６は、自律移動ロボット１の内蔵バッテリー部４が消耗した時に充電する以外の作業は行っておらず、センサ部３に付着する埃を取り除くなどのメンテナンス作業を行うものは存在しなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、充電作業の他にセンサ部のメンテナンス作業を実施することのできる自律走行ロボットシステムを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自律走行ロボットシステムは、外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源とを有し自律走行する自律走行装置と、前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置とを備え、前記充電装置には、前記外界情報入力手段に向けて送風し外界情報入力手段に付着する埃を取り除く送風手段を設けたものである。

これによって、充電装置の電力供給手段が自律走行装置の電源に電力を供給し、送風手段が自律走行装置の外界情報入力手段に向けて送風し、外界情報入力手段に付着した埃を取り除くメンテナンス作業を実施するものである。

本発明の自律走行ロボットシステムは、充電作業の他に外界情報入力手段のメンテナンス作業を実施することができ、自律走行装置は、常にメンテナンスがいきとどいた安全な状態で自律走行をすることができる。

第１の発明は、外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源とを有し自律走行する自律走行装置と、前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置とを備え、前記充電装置には、前記外界情報入力手段に向けて送風し外界情報入力手段に付着する埃を取り除く送風手段と、前記外界情報入力手段が正常に動作するかどうかの点検作業を行う点検手段と、前記送風手段の送風量を調節する風量調節手段とを設け、前記点検手段が前記外界情報入力手段の異常を判定した時に、前記送風手段は、前記風量調節手段により送風量が大きくなるように調節され前記外界情報入力手段に向けて送風するとともに、前記点検手段は、再度外界情報入力手段の点検作業を行うことにより、前記点検手段が前記外界情報入力手段の異常を判定した時には、前記送風手段による大きな送風量で前記外界情報入力手段に付着した埃を効果的に取り除くメンテナンス作業を実施することができる。

第２の発明は、外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源とを有し自律走行する自律走行装置と、前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置とを備え、前記充電装置には、前記外界情報入力手段に向けて送風し外界情報入力手段に付着する埃を取り除く送風手段と、前記外界情報入力手段が正常に動作するかどうかの点検作業を行う点検手段と、前記点検手段が行う点検作業の結果を報知する点検結果報知手段とを設け、前記点検手段が前記外界情報入力手段の異常を判定した時に前記送風手段が前記外界情報入力手段に向けて送風するとともに、前記点検手段は再度外界情報入力手段の点検作業を行い異常を判定した時には、前記点検結果報知手段が異常を報知することにより、前記点検手段が前記外界情報入力手段の異常を判定した時には、送風手段が前記外界情報入力手段に向けて送風し前記外界情報入力手段に付着した埃を取り除くメンテナンス作業を実施し、再度前記点検手段による点検作業で異常を判定した時には異常を報知して、異常を使用者に確実に知らしめることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１〜図３は、本発明の実施の形態における自律走行ロボットシステムを示すものである。

図１において、自律走行装置８は、外界の情報を入力する外界情報入力手段として、自律走行装置８が走行する走行面の段差を検出する段差センサ９と、自律走行装置８と障害物との距離を測定する測距センサ１０を備えている。段差センサ９は、反射式の赤外線測距センサからなり、自律走行装置８の前方下向きに取り付け、走行面との距離を測定しており、走行面が落ち込んでいる場合に落ち込みを検出することができる。また、測距センサ１０は、超音波センサからなり、送信した超音波が障害物に当たって跳ね返る時間を測定することにより前方の障害物との距離を測定している。

制御手段１１は、段差センサ９や測距センサ１０からの情報を基に、走行手段である駆動輪１２を制御し、自律走行装置８が落下や衝突などをすることなく自律走行するようにしている。また、自律走行装置８の内部には、自律走行装置８を駆動するための電力を供給する充電可能な電源１３を備え、制御手段１１は電源１３の消耗が大きくなると、駆動輪１２を制御して充電装置１５に向けて走行する。自律走行装置８の底面の表面には充電端子１４が取り付けられている。

充電装置１５は、自律走行装置８の電源１３に商用電源から電力を供給する電力供給手段１６を備えており、充電端子１７が自律走行装置８の充電端子１４と接続することにより、充電端子１４に電圧が印加され電源１３が充電される。また、充電装置１５は、送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備え、送風手段１８ａは前方下から自律走行装置８の段差センサ９に向けて送風し、送風手段１８ｂ、１８ｃは側方から左右の測距センサ１０に向けて送風し、外界情報入力手段としての段差センサ９と測距センサ１０に付着する埃を取り除くものである。

また、充電装置１５は、点検手段１９と風量調節手段２０とを備えており、点検手段１９は、自律走行装置８の段差センサ９や測距センサ１０などの外界情報入力手段が正常に動作するかどうかの点検作業を行い、風量調節手段２０は、点検手段１９の点検結果に基づき送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが送風する送風量を調節する。

また、充電装置１５は進入検知手段２１を備えており、進入検知手段２１で自律走行装置８が充電装置１５の収納部２２の所定位置に侵入したことを検知する。この進入検知手段２１は、例えば、自律走行装置８の進入によって機構的に押されて作動するスイッチである。

また、充電装置１５は、点検用障害物２３、点検結果報知手段２４および制御手段２５を備えている。点検用障害物２３は自律走行装置８が充電装置１５の収納部２２に収納された状態において、自律走行装置８の測距センサ１０が正常に動作しているかどうかを点検するための障害物で、矢印方向に可動する構成としている。点検結果報知手段２４は点検手段１９が行った点検結果を表示または音声により報知する。制御手段２５は充電装置１５全体の動作を制御している。

以上のように構成された自律走行ロボットシステムについて、以下その動作、作用を説明する。

自律走行装置８は段差センサ９により下方の段差情報を、測距センサ１０により前方の障害物との距離情報を得て障害物や段差を回避しながら、例えば内部に予め記憶した経路地図に従い自律走行をしている。走行中、制御手段１１は電源１３の消耗を常にチェックしており、電源１３の消耗が大きくなると、自律走行を中止して充電装置１５に向かうよう駆動輪１２を制御する。充電装置１５の場所は予め経路地図に記憶されており、制御手段１１が現在地と充電装置１５の場所から最適なルートを選んで充電装置１５に向かわせる。自律走行装置８が充電装置１５の前までやってくると、その場で反転し、充電装置１５の収納部２２へ後退して進む。このとき、例えば、充電装置１５から光信号を発し自律走行装置８を誘導したり、機構的なガイドにより誘導したりする。

図２に示すように、自律走行装置８が充電装置１５の収納部２２に収納され所定の位置まで侵入すると、自律走行装置８の充電端子１４と、充電装置１５の充電端子１７とが接続される。そして、図３に示すように、進入検知手段２１が進入を検知して動作する（ＳＴＥＰ１）。制御手段２５は進入検知手段２１の信号を受けて、点検作業の回数をカウントするカウンタをリセットし（ＳＴＥＰ２）、電力供給手段１６を動作させ、自律走行装置８の電源１３への充電を開始する（ＳＴＥＰ３）。また、送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃを作動させて、段差センサ９、測距センサ１０に向けて所定時間送風する（ＳＴＥＰ４）。

次に、点検手段１９による点検作業を実施する。制御手段２５は、点検用障害物２３を図１の状態から図２の状態のように測距センサ１０と対向する所定の位置に移動させ、点検手段１９を動作させる。充電装置１５と自律走行装置８はデータ通信手段（図示せず）によって、データの送受信が可能な構成となっており、充電装置１５の点検手段１９が作動すると、充電装置１５はデータ通信手段によって点検開始の信号を自律走行装置８に送る。自律走行装置８が点検開始の信号を受信すると、段差センサ９は収納部２２の底面までの距離を、測距センサ１０は点検用障害物２３までの距離を測定する。そして、測定された距離データがデータ通信手段によって充電装置１５に送られ、点検手段１９がこの距離データをもとに段差センサ９、測距センサ１０が正常に動作しているかどうかを判断する。

すなわち、自律走行装置８が充電装置１５の収納部２２の所定位置で停止しているため、段差センサ９と収納部２２の底面との距離は常に一定となり、段差センサ９の出力は距離に対応した所定の範囲内に収まる。従って、点検手段１９は段差センサ９の出力が所定の範囲外の場合は異常と判定し、所定の範囲内の場合は正常と判定する。また、測距センサ１０と点検用障害物２３の距離も一定となるため、測定された距離が所定の範囲外であれば異常と判定する（ＳＴＥＰ５）。そして、点検作業の回数をカウントするカウンタをカウントする（ＳＴＥＰ６）。

点検手段１９の点検結果が正常であれば（ＳＴＥＰ７）、充電が完了するのを待って（ＳＴＥＰ８）、自律走行装置８が自律走行に出発する時間となるまで待機し（ＳＴＥＰ９）、出発する時間になると、再び、送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃを作動させて、段差センサ９、測距センサ１０に向けて所定時間送風した後（ＳＴＥＰ１０）、自律走行装置８は充電装置１５から自律走行に出発する（ＳＴＥＰ１１）。

一方、点検手段１９の点検結果が異常で（ＳＴＥＰ７）、点検作業が１回実施されている場合は（ＳＴＥＰ１２）、風量調節手段２０が送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃから送風する風量が大きくなるように調節し（ＳＴＥＰ１３）、送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃを作動させて、段差センサ９、測距センサ１０に向けて所定時間送風し（ＳＴＥＰ１４）、再度点検作業を実施する（ＳＴＥＰ５）。

ここで、点検手段１９の点検結果が異常の時に送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃのすべてを作動させて、段差センサ９、測距センサ１０に向けて送風する構成としたが、異常が見つかったセンサに対してのみ送風する構成としても良い。

そして、再点検の結果も異常であれば、点検結果報知手段２４によって表示または音声で異常を報知する（ＳＴＥＰ１５）。

以上のように、本実施の形態においては、充電装置１５の電力供給手段１６が自律走行装置８の電源１３に電力を供給し、送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが、段差センサ９、測距センサ１０などの外界情報入力手段に向けて送風するので、外界情報入力手段に付着した埃を取り除くことができ、自律走行装置８は、メンテナンスがいきとどいた状態で自律走行を開始することができる。

また、充電作業と同時に送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが段差センサ９、測距センサ１０などの外界情報入力手段に向けて送風するので、効率よく、外界情報入力手段に付着した埃を取り除いてメンテナンス作業を実施し、送風によって充電中の温度上昇を抑えることができる。

また、自律走行装置８が充電装置１５を出発して自律走行を開始する直前に送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが段差センサ９、測距センサ１０などの外界情報入力手段に向けて送風するので、充電終了後の待機時間が長く、待機中に外界情報入力手段に埃などが付着した場合であっても埃を取り除くことができ、自律走行装置８は、メンテナンスがいきとどいた状態で自律走行を開始することができる。

また、点検手段１９が段差センサ９、測距センサ１０などの外界情報入力手段が正常に動作しているか点検作業を実施し、異常を判定した時には送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが外界情報入力手段に向けて送風し、外界情報入力手段に付着した埃を取り除いた後、再度、点検手段１９が外界情報入力手段の点検作業を行う。このため、外界情報入力手段に付着した埃を確実に取り除くことができる。

また、点検手段１９が段差センサ９、測距センサ１０などの外界情報入力手段の異常を判定した時に風量調節手段２０は送風量が大きくなるように調節し、送風手段１８ａ、１８ｂ、１８ｃが外界情報入力手段に向けて送風するので、外界情報入力手段に付着した埃を取り除く効果が向上する。

また、点検手段１９が段差センサ９、測距センサ１０などの外界情報入力手段の点検作業を再度行い、異常を判定した時に点検結果報知手段２４が異常を報知するので、異常を使用者に確実に知らしめることができる。これにより、使用者は埃の付着以外の原因による異常が生じていることを把握することができる。

以上のように、本発明にかかる自律走行ロボットシステムは、充電作業の他に外界情報入力手段のメンテナンス作業を実施することができ、自律走行装置は、常にメンテナンスがいきとどいた安全な状態で自律走行をすることができるので、掃除ロボットや、見守り監視ロボットなどの用途に適用できる。

本発明の実施の形態における自律走行ロボットシステムの自律走行装置と充電装置との分離状態を示す平面図 同自律走行ロボットシステムの自律走行装置を充電装置で充電している状態を示す平面図 同自律走行ロボットシステムのメンテナンス作業を示すフローチャート 従来の自律走行装置のブロック図

符号の説明

８ 自律走行装置
９ 段差センサ（外界情報入力手段）
１０ 測距センサ（外界情報入力手段）
１３ 電源
１５ 充電装置
１６ 電力供給手段
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 送風手段
１９ 点検手段
２０ 風量調節手段
２４ 点検結果報知手段

Claims (2)

1. 外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源とを有し自律走行する自律走行装置と、
   前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置とを備え、
   前記充電装置には、前記外界情報入力手段に向けて送風し外界情報入力手段に付着する埃を取り除く送風手段と、
   前記外界情報入力手段が正常に動作するかどうかの点検作業を行う点検手段と、
   前記送風手段の送風量を調節する風量調節手段とを設け、
   前記点検手段が前記外界情報入力手段の異常を判定した時に、
   前記送風手段は、前記風量調節手段により送風量が大きくなるように調節され前記外界情報入力手段に向けて送風するとともに、
   前記点検手段は、再度外界情報入力手段の点検作業を行う自律走行ロボットシステム。
2. 外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源とを有し自律走行する自律走行装置と、
   前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置とを備え、
   前記充電装置には、前記外界情報入力手段に向けて送風し外界情報入力手段に付着する埃を取り除く送風手段と、
   前記外界情報入力手段が正常に動作するかどうかの点検作業を行う点検手段と、
   前記点検手段が行う点検作業の結果を報知する点検結果報知手段とを設け、
   前記点検手段が前記外界情報入力手段の異常を判定した時に前記送風手段が前記外界情報入力手段に向けて送風するとともに、前記点検手段は再度外界情報入力手段の点検作業を行い異常を判定した時には、前記点検結果報知手段が異常を報知する自律走行ロボットシステム。