JP7014586B2 - 自律走行体 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、自走可能な自律走行体に関する。

従来、例えば自律走行型の電気掃除機など、自律走行可能なロボットにおいて、このロボットを進入させたくない箇所に例えば赤外線による仮想的な境界やテープによる境界を設けることで進入禁止領域を設定し、これら境界を検出したロボットがその境界を越えて走行しないようにするシステムが知られている。

近年、ロボットにカメラを搭載し、このカメラにより撮像された画像を用いて部屋などの地図データを作成する場合がある。このとき、上記のような進入禁止領域は、ロボットが進入できないことから単なる壁などとしてしか地図データに反映されず、ユーザが進入禁止領域を設定したことや、その設定した場所などを忘れることが懸念される。

特開２００９－３０１２４７号公報 特開２０１６－２２０８２３号公報

本発明が解決しようとする課題は、走行不可能領域を設定する標識の設置をユーザに知らせることができる自律走行体を提供することである。

実施形態の自律走行体は、自走可能な本体と、走行制御手段と、検出手段と、記憶手段と、自己位置取得手段と、情報処理手段と、出力手段とを有する。走行制御手段は、本体を走行制御する。検出手段は、ユーザにより走行対象領域に設置され走行不可能位置を示す標識を検出する。記憶手段は、走行対象領域を示す地図データを記憶する。自己位置取得手段は、地図データにおける本体の自己位置を取得する。情報処理手段は、検出手段の検出結果と自己位置取得手段により取得した自己位置とを地図データ上で関連付ける。出力手段は、地図データ上における走行対象領域中の走行可能領域と走行不可能領域とを示す情報を表示手段の機能を有する外部機器に表示可能に出力する。情報処理手段は、検出手段による複数の標識の検出結果と自己位置取得手段により取得した自己位置とに基づいて地図データ上における走行可能領域と走行不可能領域とを区別する境界を設定する。出力手段は、ユーザによる標識の設置により設定された境界を示す情報と、走行可能領域を囲む境界と、を異なる態様で外部機器に表示させて各境界を識別可能となるように外部機器に出力する。

一実施形態の自律走行体の内部構造を示すブロック図である。 同上自律走行体を示す斜視図である。 同上自律走行体を下方から示す平面図である。 同上自律走行体を備えた自律走行体システムを模式的に示す説明図である。 同上自律走行体の検出手段により検出される標識の一例を示す斜視図である。 (a)は同上自律走行体の検出手段により検出される標識のさらに他の例を示す斜視図、(b)は同上検出手段により検出される標識のさらに他の例を示す斜視図である。 同上自律走行体の走行制御を示すフローチャートである。 同上自律走行体の検出手段による境界の検出動作を模式的に示す平面図である。 (a)は実際の走行対象領域の一例を模式的に示す平面図、(b)は(a)に対応する地図データを示す平面図である。 (a)は実際の走行対象領域の一例を模式的に示す平面図、(b)は(a)に対応する地図データを示す平面図である。 同上自律走行体における標識の設置期間が所定以上となったときの通知の一例を示す説明図である。

以下、一実施形態の構成を、図面を参照して説明する。

図１ないし図４において、11は自律走行体である。この自律走行体11は、この自律走行体11の充電用の基地部となる基地装置としての図示しない充電装置(充電台)とともに自律走行体装置を構成するものである。そして、自律走行体11は、本実施形態において、走行面としての被掃除面である床面上を自律走行(自走)しつつ床面を掃除する、いわゆる自走式の電気掃除機すなわちロボットクリーナ(掃除ロボット)である。なお、自走式の自律走行体11とは、完全に自律走行するもののみをいうのではなく、リモコンなどの外部機器により遠隔操作されることで自走するものも含むものとする。そして、この自律走行体11は、例えば掃除領域内などに配置された中継手段(中継部)としてのホームゲートウェイ(ルータ)14との間で有線通信あるいはＷｉ－Ｆｉ(登録商標)やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)などの無線通信を用いて通信(送受信)することにより、インターネットなどの(外部)ネットワーク15を介して、データ格納手段(データ格納部)としての汎用のサーバ16や、表示手段(表示部)の機能を備えた汎用の外部機器17などと有線あるいは無線通信可能となっている。また、自律走行体11は、例えば建物の内部(宅内)などであれば、ホームゲートウェイ14を介して、外部機器17と無線通信可能となっている。したがって、自律走行体11と、外部機器17とは、ホームゲートウェイ14、ネットワーク15、サーバ16などを介して自律走行体システム18を構成している。

この自律走行体11は、本体である本体ケース20を備えている。また、この自律走行体11は、走行駆動部である駆動輪21を備えている。さらに、この自律走行体11は、床面の塵埃を掃除する掃除部22を備えていてもよい。また、この自律走行体11は、センサ部23を備えている。さらに、この自律走行体11は、撮像部24を備えていてもよい。また、この自律走行体11は、受信手段(受信部)および送信手段(送信部)の機能を有する出力手段(出力部)としての通信部26を備えている。さらに、この自律走行体11は、コントローラである制御手段としての制御部28を備えている。そして、この自律走行体11は、電源部となる給電用の電池を備えていてもよい。なお、以下、自律走行体11(本体ケース20)の走行方向に沿った方向を前後方向(図２に示す矢印FR，RR方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。

本体ケース20は、各種装置や部品を収納可能な形状に形成されている。この本体ケース20には、集塵口である吸込口31などが床面に対向する下部などに設けられていてもよい。

駆動輪21は、自律走行体11(本体ケース20)を床面上で前進方向および後退方向に走行(自律走行)させる、すなわち走行用のものである。本実施形態では、この駆動輪21は、例えば本体ケース20の左右に一対設けられている。これら駆動輪21は、駆動手段としてのモータ33によりそれぞれ独立して駆動される。なお、この駆動輪21に代えて、駆動部としての無限軌道などを用いることもできる。

掃除部22は、例えば床面の塵埃を除去するものである。この掃除部22は、例えば床面上の塵埃を吸込口31から集めて捕集したり、床面などを拭き掃除したりする機能を有している。この掃除部22は、吸込口31から空気とともに塵埃を吸い込む電動送風機35と、吸込口31に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き上げる回転清掃体としての回転ブラシ36およびこの回転ブラシ36を回転駆動させるブラシモータ37と、本体ケース20の周縁部に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き集める旋回清掃部としての補助掃除手段(補助掃除部)であるサイドブラシ38およびこのサイドブラシ38を駆動させるサイドブラシモータ39との少なくともいずれかを備えていてもよい。また、この掃除部22は、吸込口31から集塵部40に塵埃を捕集するように構成されている。

センサ部23は、例えば(一の)検出手段(検出部)としての検出センサ42を備えている。すなわち、自律走行体11は、(一の)検出手段(検出部)としての検出センサ42を備えている。また、このセンサ部23は、例えば床面の凹凸状態(段差)や、自律走行体11の走行の障害となる壁あるいは障害物をセンシングする赤外線センサや超音波センサなどの障害物検出手段(障害物センサ)をさらに備えていてもよい。さらに、このセンサ部23は、例えば吸い込んだ塵埃量を検出する塵埃量検出手段(ごみセンサ)をさらに備えていてもよい。

検出センサ42は、部屋などの走行対象領域中に設置された標識を検出するものである。この検出センサ42としては、例えば赤外線を検出する赤外線検出手段である赤外線センサを用いてもよいし、磁気を検出する磁気検出手段である磁気センサを用いてもよいし、これらをそれぞれ用いてもよい。

検出センサ42により検出する標識は、走行対象領域の地図データ上の走行不可能位置を示すものである。この標識MA1は、例えば走行対象領域Ａに設置された進入防止装置(バーチャルガード)VGから所定の方向に向かって直線状に出力された赤外線信号IRによる仮想的な壁などでもよいし(図５)、走行面に貼付された磁気テープなどでもよい。換言すれば、検出センサ42により検出する標識MA1は、赤外線と磁気との少なくともいずれかにより検出可能なものである。また、この検出センサ42により検出する標識MA1は、本体ケース20(自律走行体11)に対して所定距離以下に近接した位置で検出されるものである。すなわち、検出センサ42により標識を検出する場合、標識を検出した自律走行体11の位置が走行不可能位置ということになる。そして、詳しくは後述するが、標識MA1により示される複数の走行不可能位置を繋ぐことで境界を取得することができる。この境界とは、自律走行体11(本体ケース20)の走行対象領域における走行可能領域と走行不可能領域とを区分する線を指す。したがって、複数の走行不可能位置を検出し、これらに基づいて境界を取得することで、走行不可能領域を取得することができる。

撮像部24は、撮像手段本体(撮像部本体)としてのカメラ51を備えている。また、この撮像部24は、カメラ51の撮像範囲を照明する照明手段(照明部)としてのランプ53を備えていてもよい。したがって、自律走行体11は、撮像手段(撮像部本体)としてのカメラ51を備えている。また、自律走行体11は、照明手段(照明部)としての検出補助手段(検出補助部)であるランプ53を備えていてもよい。

カメラ51は、本体ケース20の走行方向である前方に向けられており、本体ケース20が載置される床面と平行な方向に対して、所定の水平画角(例えば１０５°など)でデジタルの画像(動画)を撮像するデジタルカメラである。このカメラ51は、本実施形態において、本体ケース20に対をなして、例えば２つ搭載されている。例えば、これらカメラ51，51は、本体ケース20の前部に左右に離れて配置されている。各カメラ51は、図示しないが、レンズ、絞り、シャッタ、ＣＣＤなどの撮像素子、および、撮像制御回路などを備えている。

通信部26は、ホームゲートウェイ14およびネットワーク15を介してサーバ16経由で建物の外部(宅外)の外部機器17と相互通信可能である。また、通信部26は、ホームゲートウェイ14を介して建物の内部(宅内)の外部機器17と相互通信可能である。この通信部26は、外部機器17にデータを送信可能であるとともに、外部機器17からの信号を受信可能となっている。例えば、この通信部26は、外部機器17と無線通信をするための無線通信手段(無線通信部)および掃除機信号受信手段(掃除機信号受信部)としての無線ＬＡＮデバイスなどを備えている。なお、例えば通信部26にアクセスポイント機能を搭載し、ホームゲートウェイ14を介さずに外部機器17と直接無線通信をするようにしてもよい。また、例えば通信部26にウェブサーバ機能を付加してもよい。

制御部28は、例えば制御手段本体(制御部本体)であるＣＰＵやＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイコンが用いられる。この制御部28は、モータ33、掃除部22、センサ部23、撮像部24、通信部26などと電気的に接続されている。より詳細に、この制御部28は、走行制御手段である走行制御部61を備えている。また、この制御部28は、掃除制御手段である掃除制御部62を備えている。さらに、この制御部28は、センサ制御手段であるセンサ接続部63を備えている。また、この制御部28は、通信制御手段である通信制御部64を備えている。さらに、この制御部28は、撮像部24(カメラ51)からの画像データを取得する画像データ取得部66を備えている。また、この制御部28は、処理部67を備えている。さらに、この制御部28は、記憶手段(記憶部)としてのメモリ68を備えている。また、この制御部28は、電池と電気的に接続されている。さらに、この制御部28は、電池の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。したがって、自律走行体11は、走行制御手段である走行制御部61を備えている。また、自律走行体11は、掃除制御手段である掃除制御部62を備えていてもよい。さらに、自律走行体11は、センサ制御手段であるセンサ接続部63を備えている。また、自律走行体11は、通信制御手段である通信制御部64を備えている。さらに、自律走行体11は、画像データ取得部66を備えている。また、自律走行体11は、処理部67を備えている。さらに、自律走行体11は、記憶手段(記憶部)としてのメモリ68を備えている。また、自律走行体11は、電池の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。

走行制御部61は、モータ33の駆動を制御することで駆動輪21の駆動を制御する。この走行制御部61は、自律走行体11が配置された部屋などの走行対象領域中において走行可能領域を示す(走行可能領域に対応する)地図データに基づいて走行経路を設定し、駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで、この走行経路に沿って本体ケース20(自律走行体11)を走行可能領域で自律走行させる走行モード(掃除モード)を備えている。

掃除制御部62は、掃除部22の動作を制御するものである。本実施形態において、この掃除制御部62は、電動送風機35、ブラシモータ37(回転ブラシ36)、および、サイドブラシモータ39(サイドブラシ38)の出力(パワー)を制御する。

センサ接続部63は、センサ部23と電気的に接続されている。このセンサ接続部63は、センサ部23による検出結果を取得し、走行制御部61、および、処理部67に出力可能となっている。

通信制御部64は、通信部26と電気的に接続されている。また、この通信制御部64は、処理部67と電気的に接続されている。この通信制御部64は、通信部26から送信する信号やデータ、および、通信部26により受信した信号やデータを処理するものである。

画像データ取得部66は、カメラ51により撮像された画像を取得し、処理部67へと出力するものである。この画像データ取得部66は、例えばカメラ51により撮像された生画像のデータに対して、これらカメラ51のレンズにより生じた歪みの補正、ノイズの除去、コントラスト調整、および画像中心の一致化などの一次画像処理をする画像補正手段(画像補正部)の機能を有していてもよい。

処理部67は、センサ接続部63、通信制御部64、画像データ取得部66とそれぞれ電気的に接続されている。そして、この処理部67は、カメラ51により撮像された画像のデータに基づき、各種画像処理をするものである。

すなわち、処理部67は、周囲をセンシングして走行可能な領域を示す領域地図を作成するとともに、その領域地図における自律走行体11の自己位置を取得する機能(いわゆるＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)機能)を有する。本実施形態の自律走行体11に搭載されたＳＬＡＭ機能は、ステレオカメラ画像を利用したものである。すなわち、本実施形態の処理部67では、２つのカメラ51，51それぞれの撮像画像中の同じ位置(家具の角などの特徴点)を抽出し、これらカメラ51，51の両眼視差を利用することで、撮像位置から特徴点までの距離を取得できる。このように距離の取得を繰り返すことにより、壁の形状や家具の位置、あるいは大きさなどの自律走行体11の周囲の状況が分かるので、この周囲の状況に基づき、処理部67では、自律走行体11(本体ケース20)が走行可能な走行可能領域を示す地図を作成できる。そして、処理部67では、作成した地図と撮像画像による測距情報とを対応付けることで自己位置を取得できる。すなわち、この処理部67は、地図作成手段と、自己位置取得手段との機能を備えている。なお、処理部67により自己位置を取得する場合、必ずしも地図を自ら作成する必要はなく、外部から入手した地図を利用してもよい。また、ＳＬＡＭ機能を実現するには、ステレオカメラ画像を利用する他、赤外線センサを利用したり、角速度センサと加速度センサとを併用したりといった周知の技術を利用することができるので、詳しい説明は省略する。そして、この処理部67により作成した地図データは、メモリ68に記憶することができる。なお、この処理部67は、すでに作成した地図データ中の障害物などの形状や配置と検出した周囲の形状や配置とが一致しない場合には、地図データを適宜補正することができる。

さらに、処理部67は、カメラ51により撮像された画像データ(画像データ取得部66から出力された画像データ)に含まれる標識を検出し、この検出した標識が示す情報を解析する。すなわち、この処理部67とカメラ51とにより、走行対象領域に設置された標識を検出する(他の)検出手段(検出部)としての標識検出部69が構成されている。したがって、自律走行体11は、(他の)検出手段(検出部)としての標識検出部69を備えている。

ここで、この標識検出部69により検出される標識は、走行対象領域の地図データ上の走行不可能位置(進入禁止領域)を示すものである。この標識MA2は、例えば走行対象領域Ａに設置された設定装置BSでもよいし、この設定装置BSの筐体や壁などに設置されたＡＲマーカやＱＲコード(登録商標)などのマーカMKなどでもよいし(図６(a)あるいは図６(b))、予め設定された所定の模様を有して走行面に設置されたテープなどでもよい。すなわち、標識検出部69により検出される標識は、例えば画像データ中の特徴点、あるいは画像データ中の色調など、画像データに基づき検出されるものとする。具体的に、標識検出部69は、例えば画像データ中の特徴点に基づき標識の形状を検出する。画像データ中の特徴点とは、各画素の色情報の変化により物体における所定位置を特定できる点である。また、標識検出部69は、画像データに基づき、検出した標識の位置、すなわち自律走行体11の自己位置に対する相対的な方向および距離を検出可能となっている。

図６(a)および図６(b)に示す設定装置BSは、筐体71を備えている。この筐体71は、例えば直方体状に形成されている。すなわち、この筐体71は、走行面に設置される四角形状の下面の各辺から立ち上がる４つの側面部72～75を有している。これら側面部72～75に、それぞれマーカMKが設置されていてもよいし、側面部72～75のいずれかにのみマーカMKを設置しないことで側面部72～75の残りの他と区別できるようにしてもよい。また、この設定装置BSは、走行対象領域Ａに複数配置することで、走行可能領域A1と走行不可能領域A2との境界BOを設定することもできるし、走行対象領域Ａに単数配置することで、配置された位置の周辺を囲む境界BOを設定し、その境界BOにより囲まれる所定領域を走行不可能領域A2に設定することもできる。

マーカMKとしては、例えば２次元バーコードやカメラ51により撮像された画像データの解析によって認識可能な任意の形状や色調などに形成されている。このマーカMKは、例えば設定装置BSの側面部72～75や壁などに対して、着脱自在となっている。

そして、図１に示す処理部67は、検出センサ42あるいは標識検出部69により検出した標識の位置、すなわち標識の検出により走行(進入)しなかった位置である走行不可能位置と、推定した自己位置とを地図データ上で関連付ける情報処理手段(情報処理部)の機能を有している。ここで、走行不可能位置は、例えば標識が進入防止装置VGから出力される赤外線信号IRや走行面に貼付された磁気テープなど、検出センサ42により検出されるもの、換言すれば自律走行体11(本体ケース20)の自己位置に対して所定距離以下に近接した位置にあるときに検出されるものである場合には、この標識を検出したときの自律走行体11(本体ケース20)の自己位置を走行不可能位置と地図データ上で直接的に関連付けることができる。また、例えば標識がマーカなど、標識検出部69により検出されるもの、換言すれば自律走行体11(本体ケース20)の自己位置に対してカメラ51の撮像範囲内、すなわち所定距離よりも離れた位置にあるときでも検出されるものである場合には、自律走行体11(本体ケース20)の自己位置からの標識の相対的な位置を走行不可能位置と関連付けることができる。すなわち、この場合には、標識を検出したときの自律走行体11(本体ケース20)の自己位置を走行不可能位置と地図データ上で間接的に関連付けることができる。また、この処理部67は、検出センサ42あるいは標識検出部69により検出した標識の位置に基づいて走行対象領域の地図データ上における走行可能領域と走行不可能領域とを区別する境界を取得する。そして、この処理部67では、走行不可能位置が継続して同じ位置に存在する期間を取得する。なお、この処理部67での境界などの取得については、後述する。

メモリ68は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性のものが用いられる。このメモリ68には、処理部67により作成された走行対象領域の地図データが記憶される。この地図データは、通信部26を介して、外部機器17により表示可能なデータとして送信することができる。

電池は、掃除部22、センサ部23、撮像部24(カメラ51およびランプ53)、通信部26、および、制御部28などに給電するものである。この電池としては、本実施形態において、例えば充電可能な二次電池が用いられる。このため、本実施形態では、例えば本体ケース20の底部に、電池を充電するための充電端子77が露出して配置されている。

充電装置は、自律走行体11が走行(掃除)を終了したときに帰還する基地部となっている。この充電装置は、例えば定電流回路などの充電回路を内蔵していてもよい。また、この充電装置には、電池の充電用の充電用端子が設けられている。この充電用端子は、充電回路と電気的に接続されている。そして、この充電用端子は、充電装置に帰還した自律走行体11の充電端子77と機械的および電気的に接続されるようになっている。

ホームゲートウェイ14は、アクセスポイントなどとも呼ばれ、建物内に設置され、ネットワーク15に対して例えば有線により接続されている。

サーバ16は、ネットワーク15に接続されたコンピュータ(クラウドサーバ)であり、各種データを保存可能である。

外部機器17は、建物の内部では例えばホームゲートウェイ14を介してネットワーク15に対して有線あるいは無線通信可能であるとともに、建物の外部ではネットワーク15に対して有線あるいは無線通信可能な、例えばＰＣ(タブレット端末(タブレットＰＣ))やスマートフォン(携帯電話)などの汎用のデバイスである。この外部機器17は、液晶などのディスプレイ79を備えており、このディスプレイ79に少なくとも画像を表示する表示手段の機能を有している。このディスプレイ79には、例えばタッチパネル機能を持たせることもできる。すなわち、このディスプレイ79は、入力部の機能を備えている。また、この外部機器17には、自律走行体11の通信部26から送信された地図データを表示するためのアプリケーション(プログラム)がインストールされていてもよい。さらに、この外部機器17には、電子メールを送受信する機能が予め備えられていてもよい。

次に、上記一実施形態の動作を説明する。

まず、自律走行体11による掃除の開始から終了までの概略を、図７に示すフローチャートも参照して説明する。自律走行体11は、例えば充電装置から離脱して掃除を開始する(ステップS1)と、メモリ68に記憶された地図データに基づいて例えばジグザグ走行などの所定の走行経路に沿って走行しつつ床面を掃除する(ステップS2)。次いで、障害物などの物体や標識を検出したか否かを判断し(ステップS3)、検出したと判断した場合には地図データを更新し(ステップS4)、検出していないと判断した場合、および、地図データを更新した場合には走行可能領域全体を走行したか否かに基づいて掃除を終了するか否かを判断する(ステップS5)。そして、掃除を終了しない(走行可能領域全体を走行していない)と判断した場合には、掃除を継続し(ステップS2に進み)、掃除を終了する(走行可能領域全体を走行した)と判断した場合には、充電装置に帰還し(ステップS6)、掃除を終了する。掃除を終了すると、例えば所定のタイミングで電池の充電を開始する。

上記の制御をより具体的に説明すると、自律走行体11は、例えば予め設定された掃除開始時刻となったときや、外部機器17などによって送信された掃除開始の制御コマンドを通信部26によって受信したときなどのタイミングで、制御部28が走行モードに切り換わり、掃除を開始する。このとき、メモリ68に走行可能領域の地図データが記憶されていない場合には、ジグザグ走行などの所定の動作を行ってセンサ部23の検出センサ42や障害物検出手段、カメラ51および処理部67などによって自律走行体11(本体ケース20)の周囲の障害物などを検出することで処理部67により地図データを作成する。

すなわち、画像データ取得部66では、カメラ51から画像データを取り込み、例えばレンズの歪み補正などの画像処理を行う。カメラ51により画像を撮像する際には、必要に応じてランプ53により照明することもできる。

そして、処理部67では、センサ接続部63を介して取得したセンサ部23の検出センサ42や障害物検出手段の検出結果、および、画像データ取得部66を介して取得した画像データに基づいてＳＬＡＭ処理を行い、自己位置取得と地図作成を実施する。

この地図作成時において、処理部67は、検出センサ42あるいは標識検出部69により標識を検出すると、この標識の位置に基づいて、走行対象領域の地図データにおける走行可能領域と走行不可能領域とを区別する境界を取得するとともに、この境界に基づき、走行可能領域と走行不可能領域とを取得する。

この処理部67により境界、走行可能領域および走行不可能領域を取得する方法は、以下の２通りが考えられる。

第１には、検出センサ42により標識の位置を複数検出したときに、処理部67がこれら位置に基づいて走行対象領域の走行可能領域と走行不可能領域とを区別する境界を取得して、この境界に対して自律走行体11(本体ケース20)の自己位置側を走行可能領域とし、境界に対して自律走行体11(本体ケース20)の自己位置と反対側を走行不可能領域とする方法である。

具体的に、処理部67は、検出センサ42により標識に接近して標識を検出すると、推定した自己位置と紐付けて地図データにプロットし、このプロットした位置を繋いだ線を境界として取得する。例えば、自律走行体11が検出センサ42により標識を検出すると、その位置をプロットするとともに、この標識から自律走行体11(本体ケース20)が一旦離脱するように走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御する。次いで、走行制御部61が自律走行体11(本体ケース20)を再度標識に向かって走行させるように駆動輪21(モータ33)の駆動を制御し、検出センサ42により標識を検出すると、その位置をプロットするとともに、この標識から自律走行体11(本体ケース20)が一旦離脱するように走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御する。この動作を繰り返すことにより、標識の複数の位置Ｐを検出して、これらの位置Ｐを繋ぐことで処理部67が境界を取得する(例えば図８)とともに、この境界に対して自律走行体11(本体ケース20)の自己位置側を走行可能領域A1、境界に対して自律走行体11(本体ケース20)の自己位置と反対側を走行不可能領域として、地図データに登録できる。すなわち、処理部67は、標識が設置されていることにより自律走行体11(本体ケース20)が進入しなかった方向を走行不可能領域として地図データに示すことができる。

図９(a)に示す実際の走行対象領域Ａに対してこの方法により作成された地図データMPの例を図９(b)に示す。この地図データMPでは、例えば走行可能領域A1は実線によって囲まれ、境界BOが破線により示されるとともに、走行不可能領域A2は所定のマークＭによってのみ示される。この地図データMPは、通信部26から外部機器17へと送信され、この外部機器17のディスプレイ79に表示可能である。

また、第２には、カメラ51，51により撮像された画像データに基づき標識検出部69により検出された標識に基づき処理部67が走行対象領域の地図データ上における走行可能領域と走行不可能領域とを区画する境界を取得して、この境界に対して自律走行体11(本体ケース20)の自己位置側を走行可能領域とし、境界に対して自律走行体11(本体ケース20)の自己位置と反対側を走行不可能領域とする方法である。

具体的に、処理部67は、カメラ51，51により撮像された画像データに基づき標識検出部69により検出した標識の位置、および、この標識が示す境界の種類や方向を識別する。例えば、図６(a)に示すように、２つの設定装置BSを境に走行不可能領域A2を設定している場合、自律走行体11は、処理部67により例えばこの設定装置BSの側面部72～75に設置された標識MA2を識別し、それら標識MA2に基づいて、設定装置BS，BS間に境界BOが設定されていること、また、設定装置BS，BSの互いに対向しない側の側面部の位置に沿って境界BOが設定されていることなどを取得し、地図データに登録する。例えば、検出した標識MA2が、上向きの矢印や横向きの矢印である場合、自律走行体11(本体ケース20)から見てその矢印の方向には進入禁止であることを示すことができる。すなわち、処理部67は、標識MA2が設置されていることにより自律走行体11(本体ケース20)が進入しなかった方向を走行不可能領域として地図データに示すことができる。このとき、例えば標識MA2として上向きの矢印を備える複数の設定装置BSの側面部どうしを結ぶ線(面)、あるいは、標識MA2として横向きの矢印を備える設定装置BSの側面部の、矢印方向の延長線(延長面)が境界BOとして取得される。また、例えば、検出した標識MA2が下向きの矢印である場合、自律走行体11(本体ケース20)の自己位置が走行不可能領域A2にあることを示すことができる。このように、自律走行体11(本体ケース20)が既に走行不可能領域A2に入ってしまっている場合でも、標識MA2の種類に基づき走行不可能領域A2に入っていると判断できるので、自律走行体11(本体ケース20)が走行を停止したり、走行不可能領域A2から出たりするように走行制御部61が駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することもできる。

さらに、標識MA2では、その標識MA2を設置した設定装置BSを囲んで走行不可能領域A2を設定することもできる。例えば、図６(b)に示すように、標識MA2が丸印など、図６(a)に示す標識MA2と異なる形状(異なる色や模様などでもよい)である場合、この標識MA2を標識検出部69により検出すると、処理部67は、標識MA2(設定装置BS)を囲む所定形状の境界BOを取得するとともに、この境界BOの内側を走行不可能領域A2として取得し、それぞれ地図データに登録できる。

上記のように、自律走行体11の走行対象領域に視覚的な表示による標識MA2をユーザが設置することによって走行不可能領域が設定されるいずれの態様でも、処理部67で標識MA2を画像認識することによって走行不可能領域が取得される。すなわち、処理部67では、標識MA2を画像認識して、その標識MA2が示す内容を解析することで、走行対象領域における走行不可能領域を取得できる。走行不可能領域を取得することは、走行可能領域と走行不可能領域とを区別する境界を取得することを意味する。そして、境界を取得すれば、自律走行体11(本体ケース20)が境界まで走行したときに、その時の自己位置が走行不可能位置であるとして、走行方向を転換することとなる。

なお、標識MA2の視覚的な表示によって走行対象領域(走行不可能位置)を自律走行体11に指示するには、形状や色調など自律走行体11で識別可能な所定態様の表示を行うようにすればよい。

なお、カメラ51，51は、その画角によって自律走行体11の進行方向の所定距離の位置まで撮像できるため、境界BOに対して自己位置とは反対側に位置する走行不可能領域の形状までも特徴点などに基づき処理部67で取得でき、地図データに示すことができる。

そして、これら境界BOや走行可能領域A1、走行不可能領域A2を登録した地図データMPは、通信部26から外部機器17へとホームゲートウェイ14を介して送信(出力)できる。すなわち、自律走行体11は、走行不可能領域を設定する標識が走行対象領域に設置されていることを示す情報(境界、走行可能領域、走行不可能領域を示す情報)を通信部26から出力できる。なお、本実施形態において、通信部26から出力する情報は、外部機器17により閲覧可能な地図データなどであるが、例えば外部機器17に表示される文字情報などでもよい。

図１０(a)に示す実際の走行対象領域Ａに対してこの方法により作成された地図データMPの例を図１０(b)に示す。この地図データMPでは、例えば走行可能領域A1および走行不可能領域A2はそれぞれ実線によって囲まれ、境界BOが破線により示される。また、走行不可能領域A2には所定のマークＭが示される。この地図データMPは、通信部26から外部機器17へと送信され、この外部機器17のディスプレイ79に表示可能である。

なお、処理部67では、走行不可能位置(標識)が継続して同じ位置に存在する期間を取得することができる。

次いで、地図データに基づき、走行制御部61が走行経路を作成する。なお、地図データがメモリ68に予め記憶されている場合には、地図データの作成を省略して、メモリ68に記憶された地図データに基づき、走行制御部61が走行経路を作成する。地図データ上に示される境界については、この境界から走行不可能領域へと進入しないように走行経路が設定される。

そして、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)を制御することで本体ケース20を設定した走行経路に沿って自律走行させつつ、掃除制御部62が掃除部22を動作させて走行可能領域(掃除可能領域)の床面を掃除する。掃除部22では、例えば掃除制御部62により駆動された電動送風機35、ブラシモータ37(回転ブラシ36)、あるいはサイドブラシモータ39(サイドブラシ38)により床面の塵埃を、吸込口31を介して集塵部40へと捕集する。また、自律走行体11は、自律走行の際、地図データに記されていない走行不可能領域を設定するための標識を新たに検出した場合には、上記と同様に処理部67が境界、走行不可能領域、および、走行可能領域を取得して地図データに反映させ、メモリ68に記憶していく。同様に、自律走行体11は、センサ部23やカメラ51および処理部67により地図データに記されていない走行可能領域内の障害物などの物体の三次元座標を検出した場合には、処理部67が地図データに反映させ、メモリ68に記憶していく。

そして、地図データは、通信制御部64、通信部26からネットワーク15を介して、あるいは直接、外部機器17に送信され、この外部機器17によりユーザが閲覧可能な態様でディスプレイ79に表示される。

掃除が終了すると、自律走行体11は、充電装置へと帰還してこの充電装置に接続される。

以上説明した一実施形態によれば、自律走行体11が、走行不可能位置を示す標識が走行対象領域に設置されていることを示す情報を通信部26により出力することで、走行不可能位置を示す標識の設置をユーザに容易に知らせることができる。この結果、仮にユーザが標識を設置したことを忘れた場合、長期に亘り自律走行体11が走行しない領域が生じることを回避できる。特に、自律走行体11が掃除機能を有する場合、長期に亘り掃除しない領域が生じることを回避できる。

例えば、走行対象領域を示す地図データにおける自律走行体11(本体ケース20)の自己位置と、検出センサ42あるいは標識検出部69により検出した標識の位置とを地図データ上で関連付け、外部機器17と通信する通信機能を有する通信部26によって、この地図データ上における走行不可能位置を示す情報を外部機器17に出力することで、ユーザが外部機器17により走行不可能位置を知ることができる。このため、例えばユーザが標識を設置した位置を仮に忘れてしまった場合でも、走行不可能位置を参照することで標識を探すことなく容易に標識を見つけることができる。

また、例えば進入防止装置VGから出力される赤外線信号IRなど、ユーザによって不可視の標識を用いる場合には、意図通りに走行不可能領域を設定できたか否かを判断することが容易でない。そこで、検出センサ42により複数の標識の位置を検出したときに、これら位置に基づいて走行対象領域の地図データ上における走行可能領域と走行不可能領域とを区別する境界を取得し、この境界を示す情報を通信部26から外部機器17に出力することで、ユーザが標識を設置したことによる走行不可能領域の設定の実際の効果を、外部機器17を介して容易に把握できる。

また、自律走行体11(本体ケース20)の周囲を撮像するカメラ51，51により撮像された画像データに基づき標識検出部69により標識を検出するので、自律走行体11が簡単な走行制御のみで標識の種類や形状、色調などに基づき境界を容易に検出できる。

そして、走行対象領域の地図データにおける自己位置から境界の反対側の領域を走行不可能領域として取得し、地図データにおける走行不可能領域を示す情報を通信部26から外部機器17に出力することで、標識の設置により自律走行体11が走行しない(掃除しない)領域をユーザが容易に把握できる。

また、自律走行体11は、処理部67において、走行不可能位置(境界)が継続して同じ位置に存在する期間を取得し、この期間に関する情報を通信部26から出力することもできる。この場合には、標識の設置期間をユーザが容易に把握できる。

具体的に、走行不可能位置が継続して同じ位置に所定期間以上存在する場合に、そのことを通知することにより、標識の設置によって長期間に亘り走行(掃除)していない領域があることをユーザに知らせることができる。この結果、一時的な標識の撤去を促し、長期間に亘り掃除していない領域を掃除機(自律走行体11の掃除部22など)により掃除可能とすることができる。なお、この通知としては、例えば図１１に示すように、地図データMPとともに任意の文章MSGを表示するようにしてもよいし、電子メールなどにより通知をするようにしてもよい。なお、ユーザによっては、長期に亘り標識を設置したままの状態とする場合もあり得るため、この通知のオンオフはユーザが設定できるようにしてもよい。また、走行対象領域内に境界が複数存在する場合には、境界毎に通知のオンオフをユーザが設定できるようにしてもよい。

また、自律走行体11が走行した走行経路を地図データとして外部機器17に表示する場合、標識の設置、および、障害物の存在により、実際の走行対象領域とは異なる地図データが表示されることとなる。このとき、ユーザは、標識の設置により設定された走行不可能領域と、障害物の存在により走行できない領域とを区別しにくい場合が想定される。そのため、通信部26が、地図データにおける標識が設置されていることにより進入しなかった方向を示す情報(例えば図９(b)などに示すマークＭ)を出力することで、標識の設置により設定された走行不可能領域と、障害物の存在により走行できない領域とを容易に区別できる。

なお、上記一実施形態において、検出センサ42と標識検出部69とは、少なくともいずれか一方を備えていればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 自律走行体
17 外部機器
20 本体である本体ケース
26 出力手段としての通信部
42 検出手段としての検出センサ
51 カメラ
61 走行制御手段である走行制御部
67 自己位置取得手段、情報処理手段、および、地図作成手段の機能を有する処理部
68 記憶手段としてのメモリ
69 検出手段としての標識検出部
Ａ 走行対象領域
A1 走行可能領域
A2 走行不可能領域
BO 境界
MA1，MA2 標識
MP 地図データ

Claims (5)

1. 自走可能な本体と、
   前記本体を走行制御する走行制御手段と、
   ユーザにより走行対象領域に設置され走行不可能位置を示す標識を検出する検出手段と、
   前記走行対象領域を示す地図データを記憶する記憶手段と、
   前記地図データにおける前記本体の自己位置を取得する自己位置取得手段と、
   前記検出手段の検出結果と前記自己位置取得手段により取得した自己位置とを前記地図データ上で関連付ける情報処理手段と、
   前記地図データ上における前記走行対象領域中の走行可能領域と走行不可能領域とを示す情報を表示手段の機能を有する外部機器に表示可能に出力する出力手段とを具備し、
   前記情報処理手段は、前記検出手段による複数の前記標識の検出結果と前記自己位置取得手段により取得した自己位置とに基づいて前記地図データ上における前記走行可能領域と前記走行不可能領域とを区別する境界を設定し、
   前記出力手段は、ユーザによる前記標識の設置により設定された前記境界を示す情報と、前記走行可能領域を囲む境界と、を異なる態様で前記外部機器に表示させて前記各境界を識別可能となるように前記外部機器に出力する
   ことを特徴とした自律走行体。
2. 前記情報処理手段は、前記走行対象領域の前記地図データにおける自己位置に対し、複数の前記標識の設置に基づいて取得された前記境界の反対側の領域を前記走行不可能領域として取得し、
   前記出力手段は、前記地図データにおける前記走行不可能領域を示す情報を前記外部機器に出力する
   ことを特徴とした請求項１記載の自律走行体。
3. 前記情報処理手段は、前記標識が継続して同じ位置に存在する期間を取得し、
   前記出力手段は、前記期間に関する情報を前記外部機器に出力する
   ことを特徴とした請求項１または２記載の自律走行体。
4. 前記出力手段は、前記地図データにおける前記標識が設置されていることにより進入しなかった方向を示す情報を前記外部機器に出力する
   ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の自律走行体。
5. 前記本体の周囲を撮像するカメラを備え、
   前記検出手段は、前記カメラにより撮像された画像データに基づき前記標識を検出する
   ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の自律走行体。

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