JP6708828B2 - 自律走行装置及びその開始位置判定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、手動操作及び自動操作に応じた走行が可能な自律走行装置及びその開始位置判定プログラムに関する。

従来、産業用（業務用）の清掃ロボット等の自律走行装置は、家庭用の掃除ロボット等の自律走行装置と異なり、作業面積（清掃面積）が広く、作業時間（清掃時間）も長くかかる上、作業時間が限定されるので、移動速度が速く設定される。そのため、産業用の自律走行装置は、大型の作業機構（清掃パッド等を有する清掃部)や大型のバッテリーが必要となり、洗浄液で床面を清掃する湿式の清掃部を備える場合には、洗浄液タンクや汚水タンクを内部に設けるので、家庭用の自律走行装置に比べて大型で、重量が重く構成される。従って、自律走行装置の自律走行中に、商品棚や壁、更には人に衝突した場合、破損や怪我を負わせるリスクが高いので、自律走行には高い精度が要求される。

産業用の自律走行装置は、自律走行の高い精度を満たし、また作業現場でのプログラム作業の負担を軽減するために、事前に走行経路及び作業内容（清掃方法等）を実施して記憶させる教示走行（ティーチング）及び再現走行（トレース）の機能を備えたものが適している。そして、自律走行装置は、教示走行において作成した作業走行地図を用いて再現走行（自律走行）を行う。自律走行装置は、自律走行の精度を高めると共に衝突のリスクを回避するため、作業走行地図に対して設定されたスタート位置（開始位置）に正確に配置された場合に、作業走行地図上の教示走行経路に沿って自律走行（再現走行）を行う。

例えば、特許文献１の自律移動体（自律走行装置）は、教示走行モードにおいて、操作者から入力された走行命令からモータの制御量を出力し、環境地図上の自己位置を推定し、自機の周囲における障害物の位置情報を取得し、障害物の位置情報を取得した時刻に対応させて障害物の位置情報を環境地図復元用データとして記憶部に記憶させ、走行スケジュールを作成して記憶部に記憶させる。

特開２０１４−２１９７２１号公報

上記したような自律走行装置の操作者は、再現走行を準備するために自律走行装置を開始位置へと移動させて配置する。自律走行装置では、この移動後の実際の自己位置（以下、準備位置と称する）を判定するために、レーザーレンジファインダ（ＬＲＦ：Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ）等を用いて準備位置の周囲の環境情報を取得し、この環境情報に基づいて準備位置の周囲の局所地図を作成する。

しかしながら、この準備位置における定点観測で環境情報を取得しても、死角が多く含まれる。また、準備位置が教示された開始位置から少しでもずれていると、作業走行地図と比べて変形した局所地図が作成されてしまう。正確な局所地図を作成するためには、作業領域の長さの半分以上の計測可能範囲を有するＬＲＦが必要となるが、作業領域が広い程、計測可能範囲が大きなＬＲＦを備えなければならず、コストアップにつながってしまう。

また、自律走行装置では、準備位置を有する局所地図を、開始位置を有する作業走行地図にマッチングさせて、準備位置が開始位置に一致するか否かを判断する。ここで、局所地図と作業走行地図との一致を判断する基準の一致率（スコア）を高く設定すると、再現走行（自動清掃作業）に簡単に移行することができず、手間が掛かる。一方、基準の一致率（スコア）を低く設定すると、誤った準備位置でも一致しやすくなり、開始位置から外れた自律走行装置の再現走行（自動清掃作業）が行われてしまい、再現走行の精度が低下してしまう。そのため、自律走行装置を作業走行地図の走行経路に沿って走行させることができずに、走行経路から外れたり、壁や商品棚等の障害物に衝突したりするリスクが高くなる。

更に、直線状の壁が長く続く体育館等のように単調で似通った形状が広がる作業領域では、作業走行地図における開始位置を認識するための特徴点が少ないため、再現走行前の準備位置と開始位置との一致の判定が困難になる。また、このような作業領域では、開始位置の設定が特徴点の近く等に限定されてしまう。

本発明は、上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、コストを上げることなく、作業走行地図の開始位置の許容範囲を広げると共に、開始位置の認識作業を容易にし、再現走行に伴う作業を円滑に進めることを可能とする自律走行装置及びその開始位置判定プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の自律走行装置は、手動操作入力に基づく走行、及び自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な自律走行装置であって、装置本体と、前記装置本体を走行させる走行部と、前記装置本体と該装置本体の周囲の物体との距離及び角度を計測する計測部と、教示走行モードと再現走行モードとを切り換えるモード切換部と、前記計測部で計測された距離及び角度を座標変換して前記装置本体の周囲の局所地図を作成する地図作成部と、前記教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて前記走行部が前記装置本体を走行させる間に、前記計測部及び前記地図作成部を作動させて、前記局所地図をつなぎ合わせることにより、前記装置本体が開始位置から終了位置まで至る走行経路及び該走行経路の周囲の作業走行地図を作成して記憶させる教示走行制御部と、前記再現走行モードの実行時に、前記走行経路及び前記作業走行地図に従った自動操作入力によって、前記開始位置にある前記装置本体を走行させるように前記走行部を制御する再現走行制御部と、前記教示走行モード及び前記再現走行モードの何れも実行しないときに、手動操作入力に応じて前記走行部が前記装置本体を前記再現走行モードの実行開始時点の準備位置まで移動させる間に、前記計測部及び前記地図作成部を作動させて、前記装置本体が前記準備位置まで至る移動経路の各位置で前記局所地図を作成し、前記各位置の前記局所地図をつなぎ合わせることにより前記移動経路の周囲のプレ学習地図を作成して記憶させるプレ学習地図作成部と、前記作業走行地図に対する前記プレ学習地図のマッチング処理を行うと共に、前記マッチング処理の結果として前記プレ学習地図が前記作業走行地図上で対応する対応位置を基準として、前記作業走行地図上の前記開始位置と前記プレ学習地図上の前記準備位置とを比較して、前記準備位置の前記開始位置からの誤差を取得する位置判定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第１の自律走行装置によれば、作業走行地図上の開始位置や再現走行の準備段階で移動した実際の準備位置の周辺において、壁や置物等の物体の配置や形状といった特徴点が少ない場合でも、準備位置で得られる局所地図だけでは把握できない準備位置の周囲の環境を、プレ学習地図を用いて把握することができる。そして、再現走行のために移動した後の実際の準備位置をプレ学習地図によって正確に認識することができる。そのため、自律走行装置では、作業走行地図とプレ学習地図とのマッチング処理により、作業走行地図上における実際の準備位置を正確に認識することができる。また、自律走行装置は、作業走行地図上の開始位置と実際の準備位置との誤差を取得して準備位置に対する開始位置を認識することができるので、その誤差を表示やアナウンスによって操作者に知らせることが可能となり、操作者は自律走行装置を開始位置まで正確に移動させることが可能となる。このため、自律走行装置を作業走行地図の走行経路上で正確に再現走行させることができ、自律走行装置が走行経路から外れたり、自律走行装置が壁や商品棚等の障害物に衝突したりするリスクを回避することができる。このようにして、自律走行装置では、再現走行の精度を良好に維持することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明の第２の自律走行装置は、上述した本発明の第１の自律走行装置において、前記位置判定部によって前記準備位置と前記開始位置との誤差を取得したときに、前記装置本体を前記準備位置から前記開始位置まで移動させるように前記走行部を制御する位置補正部を更に備えることを特徴とする。

本発明の第２の自律走行装置によれば、再現走行を実施する際に、操作者が自律走行装置を開始位置に正確に配置する煩雑な手間を少なくし、操作者の負担を軽くすることが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明の第３の自律走行装置は、上述した本発明の第１又は第２の自律走行装置において、前記位置判定部は、前記マッチング処理の結果、最高一致率が所定の下限値以下の場合に、前記マッチング処理を失敗と判定することを特徴とする。

本発明の第３の自律走行装置によれば、作業走行地図の選択に誤りがある場合には、位置判定部によるマッチング処理で最高一致率が所定の下限値以下となるので、マッチング処理が失敗となり、誤った作業走行地図を用いた再現走行を回避することができる。また、マッチング処理の失敗、即ち、作業走行地図の選択に誤りを表示やアナウンスによって操作者に知らせることが可能となり、清掃領域等の作業領域の選択ミスを回避することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第４の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第３の何れかの自律走行装置において、前記位置判定部は、前記作業走行地図上の各位置の候補地図と前記プレ学習地図から前記準備位置を基準として所定の大きさに絞り込んだ比較地図との前記マッチング処理を行い、最高一致率が得られた第１対応位置と、前記最高一致率と近似する一致率が得られた少なくとも１つの第２対応位置とが存在する場合、前記比較地図を大きくしながら前記マッチング処理を繰り返すことを特徴とする。

本発明の第４の自律走行装置によれば、近似する一致率を無くし、最高一致率のみに絞り込むことで、作業走行地図上で準備位置を正確に認識する事ができる。

上記課題を解決するために、本発明の第５の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第４の何れかの自律走行装置において、前記位置判定部は、前記プレ学習地図との前記マッチング処理を行う前記作業走行地図内の範囲を、前記開始位置を基準として前記計測部の計測可能範囲までに絞り込むことを特徴とする。

本発明の第５の自律走行装置によれば、位置判定部のマッチング処理は、作業走行地図の全域を用いる場合に比べて、計算処理の時間を短縮することが可能となり、短い時間で作業走行地図上の準備位置を認識することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第６の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第４の何れかの自律走行装置において、前記位置判定部は、前記プレ学習地図との前記マッチング処理を行う前記作業走行地図内の範囲を、前記開始位置を基準として所定の条件に応じた大きさに絞り込むことを特徴とする。

本発明の第６の自律走行装置によれば、位置判定部のマッチング処理は、作業走行地図の全域を用いる場合に比べて、所定の条件に応じて計算処理の時間を短縮することが可能となり、短い時間で作業走行地図上の準備位置を認識することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第７の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第６の何れかの自律走行装置において、前記位置判定部は、前記作業走行地図との前記マッチング処理を行う前記プレ学習地図を、前記準備位置を基準として特徴点の数に応じた大きさに絞り込むことを特徴とする。

本発明の第７の自律走行装置によれば、作成したプレ学習地図の形状の複雑さに応じて、マッチング処理を行う範囲を変更させることにより、作業走行地図上の準備位置（自己位置）の適切な認識と、マッチング処理の計算処理時間の短縮、即ち、再現走行に移行する時間の短縮とを両立することができる。例えば、プレ学習地図の形状が複雑で特徴点が多い場合には、マッチング処理に用いる範囲を小さくし、プレ学習地図の形状が単純で特徴点が少ない場合には、マッチング処理に用いる範囲を大きくする。

上記課題を解決するために、本発明の第８の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第７の何れかの自律走行装置において、前記作業走行地図上の前記対応位置を前記プレ学習地図を用いて再構成して前記作業走行地図を再作成する地図再作成部を更に備えることを特徴とする。

本発明の第８の自律走行装置によれば、作業走行地図の特徴に加えて、プレ学習地図の特徴も利用して、より適切な作業走行地図を作成することができる。このため、教示走行モードで作成した作業走行地図の開始位置周辺に特徴が少ない場合でも、プレ学習地図の特徴も合わせた作業走行地図を利用できるので、作業走行地図上の実際の準備位置を確実に認識することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第９の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第８の何れかの自律走行装置において、手動操作入力及び自動操作入力に基づく清掃作業が可能な清掃部を更に備え、前記教示走行制御部は、前記教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて設定された前記清掃部の清掃条件を前記走行経路における位置と対応付けて記憶させ、前記再現走行制御部は、前記再現走行モードの実行時に、前記走行部が前記装置本体を前記走行経路に沿って走行させる間、前記装置本体の位置に対応する前記清掃条件に従った自動操作入力によって、前記清掃作業を行うように前記清掃部を制御することを特徴とする。

本発明の第９の自律走行装置によれば、清掃作業を自律的に行うことで、速く正確に床面を清掃することができ、床面清掃にかかる人手を減らすことができる。

上記課題を解決するために、本発明の第１０の自律走行装置は、上述した本発明の第１ないし第９の何れかの自律走行装置において、前記走行部及び各部に電力を供給する電源の容量の残量を検出する電源残量検出部と、教示走行時に要した電力に基づいて再現走行に必要とする電源容量を算出する電源容量算出部と、を更に備え、前記電源残量検出部によって検出された電源の残量と、前記電源容量算出部にて算出した再現走行に必要とする電源容量とを比較し、前記電源の残量が再現走行に必要とする電源容量より少ないときには、再現走行を完遂できないと判断してエラー表示させることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１１の自律走行装置は、上述した本発明の第９の自律走行装置において、前記清掃部の洗浄液タンク及び汚水タンクに設けられる液量検出センサと、前記洗浄液タンク内の洗浄液量及び前記汚水タンク内に回収できる汚水量を算出する液量算出部と、を更に備え、前記液量算出部は、前記液量検出センサで検出される教示走行時に要した洗浄液量及び教示走行時に回収した汚水量をもとに、再現走行に必要とする洗浄液量及び再現走行で発生する汚水の回収量を算出して制御部に出力し、前記制御部は、前記洗浄液タンク内の洗浄液量及び前記汚水タンクへ回収できる汚水量と、再現走行に必要とする洗浄液量及び汚水の回収量とを比較し、前記洗浄液タンク内の洗浄液量が再現走行に使用する洗浄液量より少ないとき、又は前記汚水タンクへ回収できる汚水量が再現走行で発生する汚水の回収量より少ないときには、再現走行を完遂できないと判断してエラー表示させることを特徴とする。

本発明の第１０又は第１１の自律走行装置によれば、自律走行装置が再現走行できるか否かを自律的且つ事前に判断して、その判断結果を表示やアナウンスによって操作者に知らせることができる。このため、操作者は、再現走行中に起こる可能性のある不具合に事前に対処することができ、再現走行をより確実に実施することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第１の開始位置判定プログラムは、上述した本発明の第１ないし第１１の何れかの自律走行装置において、該自律走行装置の開始位置を判定する開始位置判定プログラムであって、前記モード切換部と、前記地図作成部と、前記教示走行制御部と、前記再現走行制御部と、前記プレ学習地図作成部と、前記位置判定部と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、自律走行装置及びその開始位置判定プログラムは、コストを上げることなく、作業走行地図の開始位置の許容範囲を広げると共に、開始位置の認識作業を容易にし、再現走行に伴う作業を円滑に進めることを可能とする。

本発明の実施形態に係る自律走行装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置のコントロールパネルを示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置が使用される作業領域を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置によって作成される作業走行地図の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置によって作成されるプレ学習地図の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置によって作成される作業走行地図において用いられる第１参照範囲及び第２参照範囲の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置によって作成されるプレ学習地図において用いられる第１比較地図及び第２比較地図の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る自律走行装置おける動作を示すフローチャートである。

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。以下の実施形態は、本発明の好適な具体例であって、種々の好ましい技術を開示しているが、本発明の技術範囲はこれらの態様に限定されるものではない。

本発明の実施形態による自律走行装置１について説明する。自律走行装置１は、手動操作入力に基づく走行、及び自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な車両であって、手動走行モード、教示走行モード及び再現走行モードの何れかの動作モードで基本的には動作する。

図１に示すように、自律走行装置１は、各部を収容するための装置本体２と、装置本体２を走行させる走行部３と、走行部３の手動操作入力を受け付けるハンドル部４とを備える。自律走行装置１は、所定の作業を実行する作業機構を装置本体２に搭載することができ、例えば、装置本体２の下方の床面の清掃作業を実行する清掃部５を備えて、床面洗浄機として実現することができる。また、自律走行装置１は、装置本体２とこの装置本体２の周囲の壁や置物等の障害物（物体）との距離及び角度（例えば、装置本体２の前進方向に対する角度）等を計測する計測部６を備える。更に、自律走行装置１は、自律走行装置１の各部及び各種機能（走行部３による走行、清掃部５による清掃作業、計測部６による計測等）を統括制御する制御部７と、各種機能の操作や表示のためのコントロールパネル８と、各部に電力を供給するための電源装置９とを備える。

走行部３は、装置本体２の下部に一体的に設けられていて、自在式の補助輪として１つの前輪１１と、固定式の駆動輪として２つの左右後輪１２、１３と、２つの後輪１２、１３をそれぞれ駆動する２つの左右モータ１４、１５とを備える。前輪１１は、装置本体２の下面前側で左右方向中央に設けられ、後輪１２、１３は、装置本体２の下面後側で左右方向両側にそれぞれ設けられる。各モータ１４、１５は、装置本体２内に設けられ、駆動ギア（図示せず）を介して各後輪１２、１３の回転軸（図示せず）に接続されている。走行部３では、２つのモータ１４、１５が２つの後輪１２、１３を同時に回転させることで装置本体２を前進又は後退させることができる一方、左後輪１２又は右後輪１３を停止させると同時に右後輪１３又は左後輪１２を回転させることで装置本体２を左旋回又は右旋回させることができる。

また、走行部３は、正常又は異常を検出する異常検出部として、例えば、前輪１１において所定深さ（例えば、４ｃｍ）の凹みを検出する段差センサ（図示せず）、後輪１２、１３のスリップを検出するスリップセンサ（図示せず）等を備えていて、正常な走行を妨げる異常を検出した場合に制御部７に対して異常信号を出力する。

ハンドル部４は、装置本体２の上面後側において左右方向中央に設けられる。ハンドル部４は、前方及び後方にスライド可能で、更に、上方視で反時計回り（左回り）及び時計回り（右回り）に回動可能に構成されている。ハンドル部４はアクセルグリップ（図示せず）を備えていて、ハンドル部４を前方にスライドしアクセルグリップを前にひねることで装置本体２が前進可能となり、ハンドル部４を後方にスライドしアクセルグリップを後ろにひねることで装置本体２が後退可能となる。ハンドル部４は、アクセルグリップの操作量に応じて、装置本体２の前進及び後退の速度を調整可能である。また、ハンドル部４を左回りに回動することで装置本体２が左旋回可能（左後輪１２停止）となり、ハンドル部４を右回りに回動することで装置本体２が右旋回可能（右後輪１３停止）となる。

清掃部５は、初期設定された清掃条件、コントロールパネル８を介して設定された清掃条件、又は自動操作入力によって設定された清掃条件に従って床面を清掃するように構成される。清掃部５は、例えば、液体を用いた湿式の清掃手法によって床面を清掃する機構であり、洗浄パッドや洗浄ブラシ等の洗浄用部材１７と、洗浄用部材１７へと洗浄液を供給する洗浄液供給部１８と、洗浄用部材１７での使用後の洗浄液、即ち、汚水を吸引する吸引部１９とを備える。

洗浄用部材１７は、装置本体２の下面中央に回転可能に設けられ、床面に接触すると共に回転することで床面を清掃する。洗浄用部材１７は、装置本体２に対して着脱可能であり、即ち、交換可能な部材である。

洗浄液供給部１８は、洗浄液を貯蔵する洗浄液タンク（図示せず）、洗浄液タンクと洗浄用部材とを連通する給水ホース（図示せず）、及び給水ポンプ（図示せず）等を備える。洗浄液供給部１８は、給水ポンプによって洗浄液タンクから給水ホースを介して洗浄用部材１７へと洗浄液を供給する。

吸引部１９は、床面上の汚水を吸引するスキージ（図示せず）、汚水を回収する汚水タンク（図示せず）、スキージと汚水タンクとを連通する吸引パイプ（図示せず）、吸引パイプ内を負圧にする吸引モータ（図示せず）等を備える。スキージは、左右方向に長い部材であり、装置本体２の下面において洗浄用部材１７よりも後方に設けられ、床面に接触して洗浄用部材１７からの汚水を装置本体２の後方に逃がすことなく吸引する。吸引部１９は、吸引モータによって吸引パイプ内を負圧にすることで、スキージから吸引パイプを介して汚水を吸引すると共に汚水タンクへと回収する。なお、吸引部１９は、吸引ブロワによって汚水を吸引するように構成されてもよい。

上記のような清掃部５における清掃条件には、洗浄用部材１７の回転の作動／停止、洗浄液供給部１８による洗浄液供給の作動／停止、吸引部１９による吸引の作動／停止、洗浄用部材１７の床面に対する接地圧の強度、洗浄液供給部１８による洗浄液供給量、吸引部１９による吸引強度等がある。

また、清掃部５は、正常又は異常を検出する異常検出部として、例えば、洗浄用部材１７が取り付けられていない状態を検出する部材取付センサ（図示せず）、洗浄液タンクの洗浄液が不十分な状態を検出できる洗浄液量検出センサ（図示せず）、汚水タンクが満杯か否かを検出できる汚水液量検出センサ（図示せず）等を備えていて、正常な清掃作業を妨げる異常を検出した場合に制御部７に対して異常信号を出力する。更に、清掃部５は、洗浄液量検出センサで検出される教示走行時に要した洗浄液の量をもとに再現走行に使用する洗浄液量を算出し、また、汚水液量検出センサで検出される教示走行時に回収した汚水の量をもとに再現走行で発生する汚水の回収量を算出する液量算出部（図示せず）を備える。また、液量算出部は、再現走行の開始前の洗浄液タンク内の洗浄液の量及び汚水タンクに回収できる汚水の量を算出し、制御部７に出力する。制御部７は、再現走行開始前の洗浄液タンク内の洗浄液の量が再現走行に使用する洗浄液量より少ないと判断したときや、再現走行の開始前の汚水タンクに回収できる汚水量が再現走行で発生する汚水の回収量より少ないと判断したときには、再現走行を完遂できないとしてエラー表示させる。

計測部６は、走行部３による装置本体２の物理的な移動量を計測する移動量センサ２１と、装置本体２の前部の周囲の障害物（物体）との距離及び角度を計測する前方障害物センサ２２を備える。なお、計測部６は、前方障害物センサ２２に加えて、装置本体２の後部の周囲の障害物（物体）との距離及び角度を計測する後方障害物センサ（図示せず）を備えていてもよい。

移動量センサ２１は、例えば、左右の後輪１２、１３のそれぞれに対応する一対のエンコーダや、加速度センサ等から構成される。前方障害物センサ２２は、装置本体２の前面に設けられ、例えば、レーザーレンジファインダ（ＬＲＦ：Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ）等から構成され、床面から所定の計測可能高さ（例えば、３０ｃｍ）以内で、前方障害物センサ２２から所定の計測可能範囲２２ａ（例えば、半径２０ｍ）以内に存在する障害物を検出する。計測部６は、制御部７に接続されていて、計測結果を制御部７へと送信する。

また、計測部６は、自律走行装置１が教示走行モードで動作する場合に、異常検出部としても機能し、前方障害物センサ２２が装置本体２から所定の制限範囲（例えば、半径５０ｃｍ）以内に障害物を検出すると、制御部７に対して異常信号を出力する。

制御部７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成される。制御部７は、メモリ２４に対してバス２５を介して接続され、バス２５は、更にインターフェース２６に接続されている。また、制御部７は、バス２５及びインターフェース２６を介して、上記の走行部３、ハンドル部４、清掃部５、計測部６、コントロールパネル８及び電源装置９に接続される。メモリ２４は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク、フラッシュメモリ等からなり、自律走行装置１の各部及び各種機能を制御するためのプログラムやデータが格納される。制御部７は、メモリ２４に格納されたプログラムやデータを読み取り、このプログラムを実行することにより、各部及び各種機能を制御する。

更に、制御部７は、モード切換部２８と、地図作成部２９と、教示走行制御部３０と、再現走行制御部３１と、プレ学習地図作成部３２と、位置判定部３３と、位置補正部３４と、地図再作成部３５とを備える。なお、モード切換部２８、地図作成部２９、教示走行制御部３０、再現走行制御部３１、プレ学習地図作成部３２、位置判定部３３、位置補正部３４及び地図再作成部３５は、メモリ２４に記憶されて制御部７に実行されるプログラムで構成されていてよい。例えば、自律走行装置１では、この自律走行装置１の開始位置５４（図３参照）を判定する開始位置判定プログラムがメモリ２４に記憶される。この開始位置判定プログラムは、モード切換部２８と、地図作成部２９と、教示走行制御部３０と、再現走行制御部３１と、プレ学習地図作成部３２と、位置判定部３３とを制御部７のようなコンピュータに実行させる。制御部７に備わる各部については後述する。

コントロールパネル８は、装置本体２の上面においてハンドル部４の前側に設けられ、図２に示すように、メインスイッチ３７と、学習スイッチ３８と、清掃運転スイッチ３９と、表示器４０と、十字キー４１と、清掃条件設定キー４２とを備える、コントロールパネル８の各部は、制御部７に接続されている。

メインスイッチ３７は、「切」、「手動」、「自動」を切換可能に構成されている。メインスイッチ３７を「手動」に切り換えることで、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが手動走行モードに切り換えられる一方、メインスイッチ３７を「自動」に切り換えることで、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが再現走行モードに切り換えられる。

学習スイッチ３８は、メインスイッチ３７が「手動」に設定されている状態で操作可能に構成されている。学習スイッチ３８を操作（例えば、長押し）することで、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが教示走行モードに切り換えられて、教示走行モードの実行が開始される。また、学習スイッチ３８を再度操作することで、教示走行モードの実行が終了し、モード切換部２８によって自律走行装置１の動作モードが手動走行モードに切り換えられる。

清掃運転スイッチ３９は、「入」、「切」を切換可能に構成されている。清掃運転スイッチ３９を「入」に切り換えることで、清掃部５が清掃条件に従って作動する。

表示器４０は、液晶パネル等で構成され、制御部７からの制御信号に応じて自律走行装置１の運転状況（動作モード）や運転時間、教示走行モードや再現走行モードにおける各種設定項目、再現走行モードにおける開始位置５４及び準備位置５８（図３参照）の誤差に関する情報、清掃部５の清掃条件、警告やエラーコード等を表示する。十字キー４１は、表示器４０に表示される各種設定項目の選択操作を受け付けて、その選択操作に関する信号を制御部７へと送信する。

清掃条件設定キー４２は、清掃部５の各部の動作の切り換え等の清掃条件の設定操作を受け付けて、その設定操作に関する信号を制御部７へと送信する。清掃条件設定キー４２は、例えば、回転スイッチ４４、散水スイッチ４５、吸引スイッチ４６、接地圧スイッチ４７、散水量スイッチ４８、吸引強度スイッチ４９等を有する。

回転スイッチ４４は、洗浄用部材１７の回転の作動及び停止を切り換えるもので、操作する毎に「入」、「切」が切り換えられる。散水スイッチ４５は、洗浄液供給部１８による洗浄液供給の作動及び停止を切り換えるもので、操作する毎に「入」、「切」が切り換えられる。吸引スイッチ４６は、吸引部１９による吸引の作動及び停止を切り換えるもので、操作する毎に「入」、「切」が切り換えられる接地圧スイッチ４７は、洗浄用部材の床面に対する接地圧の強度を複数段階の何れかに切り換えるもので、操作する毎に強度が循環的に切り換えられる。散水量スイッチ４８は、洗浄液供給部１８からの洗浄液供給量を複数段階の何れかに切り換えるもので、操作する毎に供給量が循環的に切り換えられる。吸引強度スイッチ４９は、吸引部１９の吸引強度を複数段階の何れかに切り換えるもので、操作する毎に強度が循環的に切り換えられる。

電源装置９は、装置本体２内部に搭載されたバッテリー（電源）を備え、外部電源に接続することで充電可能に構成される。電源装置９は、バッテリーの容量の残量を検出する電源残量検出部と、教示走行時に消費した電力をもとに再現走行に必要とする電力（電源容量）を算出する電源容量算出部とを備える。そして、電源装置９は、電源残量検出部で検出されたバッテリーの残量と、電源容量算出部で算出した電源容量とを比較することで再現走行の可否を判断する。例えば、電源装置９は、バッテリーの残量が再現走行に必要とする電源容量より少ないときには、再現走行を完遂できないと判断する。再現走行が可能と判断した場合はそのまま再現走行に移行し、再現走行が不可能と判断した場合は、制御部７に対して再現走行不可の信号を出力してエラー表示させる。

次に、制御部７に備わる各部について説明する。

モード切換部２８は、コントロールパネル８のメインスイッチ３７及び学習スイッチ３８の操作に応じて、自律走行装置１の動作モードを手動走行モード、教示走行モード及び再現走行モードの何れかに切り換える。モード切換部２８によって動作モードが手動走行モード又は教示走行モードに設定されている間、ハンドル部４の手動操作入力が可能となる。なお、教示走行モードとは、手動走行モード時において操作者による記憶操作に応じて作業領域における操作者の自律走行装置への操作入力を記憶し、作業情報が紐づいた作業走行地図を作成するモードである。再現走行モードとは、自動走行モードにおいて実行すべき作業走行地図に基づき、走行経路および紐づいた作業情報に従って自律走行するモードである。

地図作成部２９は、リアルタイムで自己位置の推定と環境地図の作成とを行うＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）等の技術を用いる。地図作成部２９は、所定位置の装置本体２について、計測部６で計測された障害物（物体）からの距離及び角度を座標変換して装置本体２の周囲の局所地図を作成すると共に、作成した局所地図や計測部６で計測された装置本体２の移動量に基づいて局所地図における装置本体２の自己位置を推定する。

教示走行制御部３０は、所定の作業領域５１（清掃領域）において（図３参照）、教示走行モードの実行時に、ハンドル部４の手動操作入力に応じて走行部３が装置本体２を走行させる間の走行経路５２の周囲の作業走行地図５３（図４参照）を作成してメモリ２４に記憶させる。具体的には、教示走行制御部３０は、計測部６及び地図作成部２９を作動させて、装置本体２の走行経路５２上の各位置における局所地図を作成し、更に、各位置の局所地図を合成して作業走行地図５３を作成する。作業走行地図５３には、地図データに加えて、装置本体２の自己位置推定に基づいて得られる位置情報（走行経路５２や、走行経路５２上の開始位置５４及び終了位置５５、開始位置５４における前進方向の開始角度５６等）や、走行経路５２上の各位置における装置本体２の移動量情報（速度や旋回角度等）も含まれる。

更に、教示走行制御部３０は、教示走行モードの実行時に、コントロールパネル８の清掃条件設定キー４２の手動操作入力に応じて設定された清掃部５の清掃条件を、作業走行地図５３の走行経路５２における位置と対応付けてメモリ２４に記憶させる。

教示走行制御部３０は、複数の作業走行地図５３をメモリ２４に記憶させることができ、作業走行地図５３の新規作成だけでなく、既に記憶された作業走行地図５３の編集も可能である。

作業走行地図５３の新規作成の場合、教示走行制御部３０は、教示走行モードの実行開始時に、作業走行地図５３の地図名の入力指示をコントロールパネル８の表示器４０に表示する。そして、教示走行制御部３０は、コントロールパネル８の表示器４０及び十字キー４１を用いて地図名が入力されると、その地図名について作業走行地図５３を作成するための教示走行モードの実行を開始する。

作業走行地図５３の編集の場合、教示走行制御部３０は、教示走行モードの実行開始時に、既にメモリに記憶されている作業走行地図５３の地図名をコントロールパネル８の表示器４０に選択可能に一覧表示する。そして、教示走行制御部３０は、コントロールパネル８の表示器４０及び十字キー４１を用いて地図名が選択されると、その地図名について作業走行地図５３を作成するための教示走行モードの実行を開始する。

なお、教示走行制御部３０は、装置本体２が終了位置５５まで走行した後に教示走行モードの実行終了時点で各局所地図を合成して作業走行地図５３を作成してもよいが、装置本体２の走行に並行してそれまで作成された各局所地図を合成してリアルタイムに作業走行地図５３を作成してもよい。

再現走行制御部３１は、再現走行モードの実行時に、実行すべき作業走行地図５３をメモリ２４から読み取って、この作業走行地図５３に基づいて走行部３に対して自動操作入力を行い、装置本体２が作業走行地図５３の走行経路５２に従った再現走行を行うように走行部３を制御する。

更に、再現走行制御部３１は、再現走行モードの実行時に、走行部３が装置本体２を作業走行地図５３の走行経路５２に従った再現走行をさせる間、装置本体２の走行経路５２上の位置に対応する清掃条件をメモリ２４から読み取り、この清掃条件に従った自動操作入力によって清掃作業を行うように清掃部５を制御する。

具体的には、再現走行制御部３１は、複数の作業走行地図５３の中から、再現走行モードを実行すべき作業走行地図５３を選択させるために、既にメモリ２４に記憶されている作業走行地図５３の地図名をコントロールパネル８の表示器４０に選択可能に一覧表示する。そして、再現走行制御部３１は、コントロールパネル８の表示器４０及び十字キー４１を用いて地図名が選択されると、その地図名の作業走行地図５３に従った再現走行モードの実行を開始する。

なお、操作者は、自律走行装置１の再現走行を準備する際に、自律走行装置１を倉庫等保管場所から開始位置５４に向けて移動させることになるが、ここでは、自律走行装置１が実際に移動した位置及びその位置における前進方向の角度を、準備位置５８（実際の自己位置）及び準備角度５９と称する。再現走行制御部３１は、再現走行モードの実行開始時点での装置本体２の準備位置５８及び準備角度５９（プレ学習地図６１における準備位置５８及び準備角度５９）と、作業走行地図５３上の開始位置５４及び開始角度５６とを位置判定部３３によって後述のように比較し、その比較の結果、許容範囲以上の誤差があれば再現走行を実行しない。

プレ学習地図作成部３２は、手動走行モードが設定されているとき（教示走行モード及び再現走行モードの何れも実行しないとき）に、ハンドル部４の手動操作入力に応じて走行部３が装置本体２を準備位置５８まで移動させる間の移動経路６０の周囲のプレ学習地図６１（図５参照）をバックグラウンドで作成してメモリ２４に記憶させる。プレ学習地図とは、自律走行装置に手動走行モードが設定され、操作者の手動操作による移動時の移動経路上の各位置で作成された局所地図を合成して作成されたものである。具体的には、プレ学習地図作成部３２は、教示走行制御部３０と同様に、計測部６及び地図作成部２９を作動させて、装置本体２の移動経路６０上の各位置における局所地図を作成し、更に、各位置の局所地図を合成してプレ学習地図６１を作成する。また、プレ学習地図作成部３２は、準備位置５８の近傍の地図データ（例えば、準備位置５８以前の所定時間内又は所定距離内の地図データ）のみをプレ学習地図６１として記憶し、他の地図データを削除する。プレ学習地図６１には、地図データに加えて、装置本体２の停止時の自己位置推定に基づいて得られる位置情報（準備位置５８及び準備角度５９等）も含まれる。なお、プレ学習地図は、手動走行モードが設定されていて、教示走行モード及び再現走行モードの何れも実行しないときにバックグラウンドで作成されメモリに記憶されるが、前記プレ学習地図が作成されメモリに記憶される設定を準備走行モードと呼んでもよい。

なお、プレ学習地図作成部３２は、装置本体２が準備位置５８まで移動した後に再現走行モードの実行開始時点で各局所地図を合成してプレ学習地図６１を作成してもよいが、装置本体２の移動に並行してそれまで作成された各局所地図を合成してリアルタイムにプレ学習地図６１を作成してもよい。

位置判定部３３は、再現走行モードの実行開始時に、作業走行地図５３に対するプレ学習地図６１のマッチング処理を行い、プレ学習地図６１が作業走行地図５３上で対応する位置（以下、対応位置と称する）を検出する。

例えば、位置判定部３３は、作業走行地図５３上の各位置（各座標）から候補地図を抽出し、さらにプレ学習地図６１から準備位置５８を基準として所定の大きさに絞り込んだ比較地図を抽出し、各候補地図と比較地図とのマッチング処理によって各位置の一致率（スコア）を算出し、その結果、最高一致率が得られる位置を対応位置と判定してよい。あるいは、位置判定部３３は、上記マッチング処理の結果、最高一致率が得られた第１対応位置に加えて、最高一致率と近似する一致率が得られた少なくとも１つの第２対応位置が存在する場合、前記比較地図を大きくして前記候補地図とのマッチング処理を再び実施する。近似する一致率が無くなるまで、前記比較地図をより大きくしながらマッチング処理を繰り返す。これによって最高一致率が得られた第１対応位置のみに絞り込むことが出来る。前記比較地図はマッチング処理を繰り返す度に、準備位置５８を基準に移動経路６０に従って大きさを拡大させてもよく、準備位置５８を基準にＸＹ方向に大きさを１０％、２０％と拡大させてもよい。

なお、位置判定部３３は、上記マッチング処理の結果、最高一致率が所定の下限値以下の場合には、マッチング処理を失敗と判定してもよい。

また、位置判定部３３は、プレ学習地図６１とのマッチング処理を行う作業走行地図５３内の範囲（以下、参照範囲と称する）を、開始位置５４を基準として所定の大きさに絞り込むことができる。例えば、位置判定部３３は、参照範囲を計測部６（前方障害物センサ２２及び後方障害物センサ）の計測可能範囲の大きさに絞り込んでもよい。

あるいは、位置判定部３３は、参照範囲をユーザー条件等の所定の条件に応じた大きさに絞り込んでもよく、例えば、操作者が入力したＩＤ等の識別情報に基づいてユーザー条件を判定して、図６に示すように、操作者の習熟度が低い程大きな（広い）第１参照範囲６２を設定する一方、操作者の習熟度が高い程小さな（狭い）第２参照範囲６３を設定してもよい。

更に、位置判定部３３は、作業走行地図５３とのマッチング処理を行うプレ学習地図６１を、準備位置５８を基準として所定の大きさの地図（以下、比較地図と称する）に絞り込むことができる。例えば、位置判定部３３は、比較地図を準備位置５８の周囲の特徴点（Ｌ字状のコーナー図形や直線が交わる交点等）の数に応じた大きさに絞り込んでもよく、図７（ａ）に示すように、特徴点が少ない程大きな（広い）第１比較地図６４を設定する一方、図７（ｂ）に示すように、特徴点が多い程小さな（狭い）第２比較地図６５を設定してもよい。

また、位置判定部３３は、上記マッチング処理の結果としてプレ学習地図６１が作業走行地図５３上で対応する対応位置を基準として、作業走行地図５３上の開始位置５４及び開始角度５６とプレ学習地図６１上の準備位置５８及び準備角度５９とをそれぞれ比較する。そして、位置判定部３３は、準備位置５８の開始位置５４からの誤差と準備角度５９の開始角度５６からの誤差を取得して準備位置５８に対する開始位置５４を認識する。

位置補正部３４は、位置判定部３３によって準備位置５８と開始位置５４との誤差や準備角度５９と開始角度５６との誤差を取得したときに、自動操作入力によって走行部３を制御して、装置本体２を準備位置５８から開始位置５４まで移動させると共に準備角度５９を開始角度５６に一致させる位置補正を行う。なお、位置補正部３４は、位置補正を行う前に、装置本体２の自動走行を許可するかの問合せについてコントロールパネル８の表示器４０に表示し、許可された場合のみ、位置補正を行うようにするとよい。さらに位置補正後、そのまま再現走行に移行してもよい

地図再作成部３５は、プレ学習地図作成部３２がプレ学習地図６１を作成したときに、作業走行地図５３上の対応位置に相当する地図データを、プレ学習地図６１を用いて再構成し、例えば、プレ学習地図６１で置き換えて、作業走行地図５３を再作成する。

次に、自律走行装置１の動作を図８のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、自律走行装置１は、操作者がコントロールパネル８のメインスイッチ３７を操作することにより稼働する。メインスイッチ３７が「手動」に切り換えられた場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、自律走行装置１の動作モードは、制御部７のモード切換部２８によって手動走行モードに切り換えられる（ステップＳ２）。

手動走行モードでは、自律走行装置１は、ハンドル部４を用いた手動操作入力による走行が可能となり、例えば、操作者は、自律走行装置１を倉庫等から作業領域５１（清掃領域）へと手動操作で移動させる（ステップＳ３）。

このように自律走行装置１が手動走行モードで移動して停止するまで、制御部７のプレ学習地図作成部３２は、計測部６及び地図作成部２９を作動させて、その移動経路６０に沿ってプレ学習地図６１を作成してメモリ２４に記憶する（ステップＳ４）。

次に、操作者が作業走行地図５３を作成するためにコントロールパネル８の学習スイッチ３８を操作すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、自律走行装置１の動作モードは、制御部７のモード切換部２８によって教示走行モードに切り換えられる（ステップＳ６）。

教示走行モードでは、ハンドル部４の手動操作に応じた自律走行装置１の走行と、コントロールパネル８の清掃運転スイッチ３９や清掃条件設定キー４２の操作に応じた床面の清掃作業とに関する教示走行の実行が可能となる（ステップＳ７）。このとき、制御部７の教示走行制御部３０は、計測部６及び地図作成部２９を作動させて、その走行経路５２に沿って作業走行地図５３を作成してメモリ２４に記憶する（ステップＳ８）。

一方、メインスイッチ３７が「手動」でない場合（ステップＳ１：ＮＯ）や、学習スイッチ３８が操作されない場合（ステップＳ５：ＮＯ）において、メインスイッチ３７が「自動」に切り換えられた場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、再現走行制御部３１は作業走行地図５３の存在を確認する。作業走行地図５３が存在しない場合、コントロールパネル８にエラー表示して操作者に対応を促す。作業走行地図５３が存在する場合、自律走行装置１の動作モードは、制御部７のモード切換部２８によって再現走行モードに切り換えられる（ステップＳ１０）。

再現走行モードでは、先ず、メモリ２４に記憶された作業走行地図５３がコントロールパネル８の表示器４０に表示され、十字キー４１を操作して実行すべき作業走行地図５３が選択される。そして、制御部７の位置判定部３３によってプレ学習地図６１の準備位置５８と作業走行地図５３の開始位置５４との誤差が判定される。

そして、準備位置５８と開始位置５４との間に誤差がある場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ハンドル部４を用いた手動操作、又は位置補正部３４による自動操作によって、自律走行装置１の自己位置を開始位置５４まで移動させる位置補正が行われる（ステップＳ１２）。その後、制御部７の再現走行制御部３１は、作業走行地図５３に従った再現走行モードの実行を開始する（ステップＳ１３）。

また、準備位置５８と開始位置５４との間に誤差がない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、位置補正を行う必要がなく、制御部７の再現走行制御部３１は、作業走行地図５３に従った再現走行モードの実行を開始する（ステップＳ１３）。

上述のように、本実施形態によれば、手動操作入力に基づく走行、及び自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な自律走行装置１は、装置本体２と、装置本体２を走行させる走行部３と、装置本体２と該装置本体２の周囲の障害物（物体）との距離及び角度を計測する計測部６と、教示走行モードと再現走行モードとを切り換えるモード切換部２８と、計測部６で計測された距離及び角度を座標変換して装置本体２の周囲の局所地図を作成する地図作成部２９と、教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて走行部３が装置本体２を走行させる間に、計測部６及び地図作成部２９を作動させて、局所地図をつなぎ合わせることにより、装置本体２が開始位置５４から終了位置５５まで至る走行経路５２及び該走行経路５２の周囲の作業走行地図５３を作成して記憶させる教示走行制御部３０と、再現走行モードの実行時に、走行経路５２及び作業走行地図５３に従った自動操作入力によって、開始位置５４にある装置本体２を走行させるように走行部３を制御する再現走行制御部３１と、教示走行モード及び再現走行モードの何れも実行しないときに、手動操作入力に応じて走行部３が装置本体２を準備位置５８まで移動させる間に、計測部６及び地図作成部２９を作動させて、装置本体２が準備位置５８まで至る移動経路６０の周囲のプレ学習地図６１を作成して記憶させるプレ学習地図作成部３２と、作業走行地図５３に対するプレ学習地図６１のマッチング処理を行うと共に、マッチング処理の結果としてプレ学習地図６１が作業走行地図５３上で対応する対応位置を基準として、作業走行地図５３上の開始位置５４とプレ学習地図６１上の準備位置５８とを比較して、準備位置５８の開始位置５４からの誤差を取得する位置判定部３３と、を備える。

このような構成により、本実施形態に係る自律走行装置１では、作業走行地図５３上の開始位置５４や再現走行の準備段階で移動した実際の準備位置５８の周辺において、壁や置物等の物体の配置や形状といった特徴点が少ない場合でも、準備位置５８で得られる局所地図だけでは把握できない準備位置５８の周囲の環境を、プレ学習地図６１を用いて把握することができる。そして、再現走行のために移動した後の実際の準備位置５８をプレ学習地図６１によって正確に認識することができる。そのため、自律走行装置１では、作業走行地図５３とプレ学習地図６１とのマッチング処理により、作業走行地図５３上における実際の準備位置５８を正確に認識することができる。また、自律走行装置１は、作業走行地図５３上の開始位置５４と実際の準備位置５８との誤差を取得して準備位置５８に対する開始位置５４を認識することができるので、その誤差を表示やアナウンスによって操作者に知らせることが可能となり、操作者は自律走行装置１を開始位置５４まで正確に移動させることが可能となる。このため、自律走行装置１を作業走行地図５３の走行経路５２上で正確に再現走行させることができ、自律走行装置１が走行経路５２から外れたり、自律走行装置１が壁や商品棚等の障害物に衝突したりするリスクを回避することができる。このようにして、自律走行装置１では、再現走行の精度を良好に維持することが可能となる。

また、本実施形態に係る自律走行装置１は、位置判定部３３によって準備位置５８と開始位置５４との誤差を取得したときに、装置本体２を準備位置５８から開始位置５４まで移動させるように走行部３を制御する位置補正部３４を更に備える。

このような構成により、再現走行を実施する際に、操作者が自律走行装置１を開始位置５４に正確に配置する煩雑な手間を少なくし、操作者の負担を軽くすることが可能となる。

更に、本実施形態に係る自律走行装置１において、位置判定部３３は、マッチング処理の結果、最高一致率が所定の下限値以下の場合に、マッチング処理を失敗と判定する。

このような構成により、作業走行地図５３の選択に誤りがある場合には、位置判定部３３によるマッチング処理で最高一致率が所定の下限値以下となるので、マッチング処理が失敗となり、誤った作業走行地図５３を用いた再現走行を回避することができる。また、マッチング処理の失敗、即ち、作業走行地図５３の選択に誤りを表示やアナウンスによって操作者に知らせることが可能となり、作業領域５１（清掃領域）の選択ミスを回避することができる。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、位置判定部３３は、作業走行地図５３上の各位置の候補地図とプレ学習地図６１から準備位置５８を基準として所定の大きさに絞り込んだ比較地図とのマッチング処理を行い、最高一致率と近似する一致率が得られた少なくとも１つの第２対応位置とが存在する場合、前記比較地図を大きくしながら前記マッチング処理を繰り返し、近似する一致率を無くし、最高一致率のみにする。

このような構成により、近似する一致率を無くし、最高一致率のみに絞り込むことが可能となり、作業走行地図上で準備位置５８を正確に認識することができる。

更に、本実施形態に係る自律走行装置１において、位置判定部３３は、プレ学習地図６１とのマッチング処理を行う作業走行地図５３内の範囲を、開始位置５４を基準として計測部６の計測可能範囲までに絞り込む。

このような構成により、位置判定部３３のマッチング処理は、作業走行地図５３の全域を用いる場合に比べて、計算処理の時間を短縮することが可能となり、短い時間で作業走行地図５３上の準備位置５８を認識することができる。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、位置判定部３３は、プレ学習地図６１とのマッチング処理を行う作業走行地図５３内の範囲を、開始位置５４を基準として所定の条件に応じた大きさに絞り込む。

このような構成により、位置判定部３３のマッチング処理は、作業走行地図５３の全域を用いる場合に比べて、所定の条件に応じて計算処理の時間を短縮することが可能となり、短い時間で作業走行地図５３上の準備位置５８を認識することができる。所定の条件としては、例えば、操作者による自律走行装置１を用いた作業（例えば、清掃作業）の習熟度等がある。操作者が作業に慣れた熟練の作業員のときは、作業走行地図５３を絞り込む範囲を狭くして計算処理時間の短縮を優先させる一方、操作者がアルバイト等の不慣れな作業員のときは、作業走行地図５３を絞り込む範囲を広くして作業走行地図５３上の準備位置５８（自己位置）の確実な認識を優先させる。このように、作業員の習熟度等の条件の違いに応じて、自己位置の認識を優先するか、再現走行に移行する時間の短縮を優先させるかを、自動的に適切に判断できるので、作業現場（清掃現場）での利便性が向上する。

更に、本実施形態に係る自律走行装置１において、位置判定部３３は、作業走行地図５３とのマッチング処理を行うプレ学習地図６１を、準備位置５８を基準として特徴点の数に応じた大きさに絞り込む。

このような構成により、作成したプレ学習地図６１の形状の複雑さに応じて、マッチング処理を行う範囲を変更させることにより、作業走行地図５３上の準備位置５８（自己位置）の適切な認識と、マッチング処理の計算処理時間の短縮、即ち、再現走行に移行する時間の短縮とを両立することができる。例えば、プレ学習地図６１の形状が複雑で特徴点が多い場合には、マッチング処理に用いる参照範囲を第２比較地図６５のように小さくし、プレ学習地図６１の形状が単純で特徴点が少ない場合には、マッチング処理に用いる参照範囲を第１比較地図６４のように大きくする。

また、本実施形態に係る自律走行装置１は、作業走行地図５３上の対応位置をプレ学習地図６１を用いて再構成して作業走行地図５３を再作成する地図再作成部３５を更に備える。

このような構成により、作業走行地図５３の特徴に加えて、プレ学習地図６１の特徴も利用して、より適切な作業走行地図５３を作成することができる。このため、教示走行モードで作成した作業走行地図５３の開始位置５４周辺に特徴が少ない場合でも、プレ学習地図６１の特徴も合わせた作業走行地図５３を利用できるので、作業走行地図５３上の実際の準備位置５８を確実に認識することができる。

更に、本実施形態に係る自律走行装置１は、手動操作入力及び自動操作入力に基づく清掃作業が可能な清掃部５を更に備え、教示走行制御部３０は、教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて設定された清掃部５の清掃条件を走行経路５２における位置と対応付けて記憶させ、再現走行制御部３１は、再現走行モードの実行時に、走行部３が装置本体２を走行経路５２に沿って走行させる間、装置本体２の位置に対応する清掃条件に従った自動操作入力によって、清掃作業を行うように清掃部５を制御する。

このような構成により、自律走行装置１は清掃作業を自律的に行うことで、速く正確に床面を清掃することができ、床面清掃にかかる人手を減らすことができる。本実施形態では、清掃部５は、洗浄用部材１７、洗浄液供給部１８及び吸引部１９を有する湿式の清掃機構で構成される例を説明したが、清掃部５は、この例に限定されず、例えば、ブラシ、吸引ブロア、フィルター及びバケット等を有する乾式の清掃機構で構成されてもよい。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、電源装置９は、走行部３及び各部に電力を供給する電源の容量の残量を検出する電源残量検出部と、教示走行時に要した電力に基づいて再現走行に必要とする電源容量を算出する電源容量算出部とを備える。そして、電源装置９は、電源残量検出部によって検出された電源の残量と、電源容量算出部にて算出した再現走行に必要とする電源容量とを比較し、電源の残量が再現走行に必要とする電源容量より少ないときには、再現走行を完遂できないと判断してエラー表示させる。

また、本実施形態に係る自律走行装置１において、清掃部５は、洗浄液タンク及び汚水タンクに設けられる液量検出センサと、洗浄液タンク内の洗浄液量及び汚水タンク内に回収できる汚水量を算出する液量算出部とを備える。また、液量算出部は、液量検出センサで検出される教示走行時に要した洗浄液量及び教示走行時に回収した汚水量をもとに、再現走行に必要とする洗浄液量及び再現走行で発生する汚水の回収量を算出して制御部７に出力する。そして、制御部７は、洗浄液タンク内の洗浄液量及び汚水タンクへ回収できる汚水量と、再現走行に必要とする洗浄液量及び汚水の回収量とを比較し、洗浄液タンク内の洗浄液量が再現走行に使用する洗浄液量より少ないとき、又は汚水タンクへ回収できる汚水量が再現走行で発生する汚水の回収量より少ないときには、再現走行を完遂できないと判断してエラー表示させる。

これらのような構成により、自律走行装置１が再現走行できるか否かを自律的且つ事前に判断して、その判断結果を表示やアナウンスによって操作者に知らせることができる。このため、操作者は、再現走行中に起こる可能性のある不具合に事前に対処することができ、再現走行をより確実に実施することができる。

このように、本発明の実施形態による自律走行装置１によれば、コストを上げることなく、作業走行地図５３の開始位置５４の許容範囲を広げると共に、開始位置５４の認識作業を容易にし、再現走行に伴う清掃作業等の作業を円滑に進めることを可能とする。

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う自律走行装置及び開始位置判定プログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。

本発明は、手動操作及び自動操作に応じた走行が可能な自律走行装置に好適に利用することができる。

１ 自律走行装置
２ 装置本体
３ 走行部
４ ハンドル部
５ 清掃部
６ 計測部
７ 制御部
８ コントロールパネル
９ 電源
２１ 移動量センサ
２２ 前方障害物センサ
２４ メモリ
２８ モード切換部
２９ 地図作成部
３０ 教示走行制御部
３１ 再現走行制御部
３２ プレ学習地図作成部
３３ 位置判定部
３４ 位置補正部
３５ 地図再作成部
５１ 作業領域
５２ 走行経路
５３ 作業走行地図
５４ 開始位置
５５ 終了位置
５６ 開始角度
５８ 準備位置
５９ 準備角度
６０ 移動経路
６１ プレ学習地図
６２ 第１参照範囲
６３ 第２参照範囲
６４ 第１比較地図
６５ 第２比較地図

Claims (12)

1. 手動操作入力に基づく走行、及び自動操作入力に基づく自律的な走行が可能な自律走行装置であって、
   装置本体と、
   前記装置本体を走行させる走行部と、
   前記装置本体と該装置本体の周囲の物体との距離及び角度を計測する計測部と、
   教示走行モードと再現走行モードとを切り換えるモード切換部と、
   前記計測部で計測された距離及び角度を座標変換して前記装置本体の周囲の局所地図を作成する地図作成部と、
   前記教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて前記走行部が前記装置本体を走行させる間に、前記計測部及び前記地図作成部を作動させて、前記局所地図をつなぎ合わせることにより、前記装置本体が開始位置から終了位置まで至る走行経路及び該走行経路の周囲の作業走行地図を作成して記憶させる教示走行制御部と、
   前記再現走行モードの実行時に、前記走行経路及び前記作業走行地図に従った自動操作入力によって、前記開始位置にある前記装置本体を走行させるように前記走行部を制御する再現走行制御部と、
   前記教示走行モード及び前記再現走行モードの何れも実行しないときに、手動操作入力に応じて前記走行部が前記装置本体を前記再現走行モードの実行開始時点の準備位置まで移動させる間に、前記計測部及び前記地図作成部を作動させて、前記装置本体が前記準備位置まで至る移動経路の各位置で前記局所地図を作成し、前記各位置の前記局所地図をつなぎ合わせることにより前記移動経路の周囲のプレ学習地図を作成して記憶させるプレ学習地図作成部と、
   前記作業走行地図に対する前記プレ学習地図のマッチング処理を行うと共に、前記マッチング処理の結果として前記プレ学習地図が前記作業走行地図上で対応する対応位置を基準として、前記作業走行地図上の前記開始位置と前記プレ学習地図上の前記準備位置とを比較して、前記準備位置の前記開始位置からの誤差を取得する位置判定部と、
   を備えることを特徴とする自律走行装置。
2. 前記位置判定部によって前記準備位置と前記開始位置との誤差を取得したときに、前記装置本体を前記準備位置から前記開始位置まで移動させるように前記走行部を制御する位置補正部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。
3. 前記位置判定部は、前記マッチング処理の結果、最高一致率が所定の下限値以下の場合に、前記マッチング処理を失敗と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の自律走行装置。
4. 前記位置判定部は、前記作業走行地図上の各位置の候補地図と前記プレ学習地図から前記準備位置を基準として所定の大きさに絞り込んだ比較地図との前記マッチング処理を行い、最高一致率が得られた第１対応位置と、前記最高一致率と近似する一致率が得られた少なくとも１つの第２対応位置とが存在する場合、前記比較地図を大きくしながら前記マッチング処理を繰り返すことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自律走行装置。
5. 前記位置判定部は、前記プレ学習地図との前記マッチング処理を行う前記作業走行地図内の範囲を、前記開始位置を基準として前記計測部の計測可能範囲までに絞り込むことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自律走行装置。
6. 前記位置判定部は、前記プレ学習地図との前記マッチング処理を行う前記作業走行地図内の範囲を、前記開始位置を基準として所定の条件に応じた大きさに絞り込むことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自律走行装置。
7. 前記位置判定部は、前記作業走行地図との前記マッチング処理を行う前記プレ学習地図を、前記準備位置を基準として特徴点の数に応じた大きさに絞り込むことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自律走行装置。
8. 前記作業走行地図上の前記対応位置を前記プレ学習地図を用いて再構成して前記作業走行地図を再作成する地図再作成部を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の自律走行装置。
9. 手動操作入力及び自動操作入力に基づく清掃作業が可能な清掃部を更に備え、
   前記教示走行制御部は、前記教示走行モードの実行時に、手動操作入力に応じて設定された前記清掃部の清掃条件を前記走行経路における位置と対応付けて記憶させ、
   前記再現走行制御部は、前記再現走行モードの実行時に、前記走行部が前記装置本体を前記走行経路に沿って走行させる間、前記装置本体の位置に対応する前記清掃条件に従った自動操作入力によって、前記清掃作業を行うように前記清掃部を制御することを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の自律走行装置。
10. 前記走行部及び各部に電力を供給する電源の容量の残量を検出する電源残量検出部と、
    教示走行時に要した電力に基づいて再現走行に必要とする電源容量を算出する電源容量算出部と、を更に備え、
    前記電源残量検出部によって検出された電源の残量と、前記電源容量算出部にて算出した再現走行に必要とする電源容量とを比較し、
    前記電源の残量が再現走行に必要とする電源容量より少ないときには、再現走行を完遂できないと判断してエラー表示させることを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の自律走行装置。
11. 前記清掃部の洗浄液タンク及び汚水タンクに設けられる液量検出センサと、
    前記洗浄液タンク内の洗浄液量及び前記汚水タンク内に回収できる汚水量を算出する液量算出部と、を更に備え、
    前記液量算出部は、前記液量検出センサで検出される教示走行時に要した洗浄液量及び教示走行時に回収した汚水量をもとに、再現走行に必要とする洗浄液量及び再現走行で発生する汚水の回収量を算出して制御部に出力し、
    前記制御部は、前記洗浄液タンク内の洗浄液量及び前記汚水タンクへ回収できる汚水量と、再現走行に必要とする洗浄液量及び汚水の回収量とを比較し、前記洗浄液タンク内の洗浄液量が再現走行に使用する洗浄液量より少ないとき、又は前記汚水タンクへ回収できる汚水量が再現走行で発生する汚水の回収量より少ないときには、再現走行を完遂できないと判断してエラー表示させることを特徴とする請求項９に記載の自律走行装置。
12. 請求項１〜請求項１１の何れかに記載の自律走行装置において、該自律走行装置の開始位置を判定する開始位置判定プログラムであって、
    前記モード切換部と、
    前記地図作成部と、
    前記教示走行制御部と、
    前記再現走行制御部と、
    前記プレ学習地図作成部と、
    前記位置判定部と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする開始位置判定プログラム。

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