JPH02235114A - 移動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）産業上の利用分野 本発明は所定の作業領域内を走行しながら予め決められ
た作業を行う移動車に関する．口）従来の技術 従来床面清婦ロボットの移動車として室内を一周しなが
ら室内形状や該室内の障害物を検知、認識した後、前進
反転を繰り返す移動車が例えば「センサ技術Ｊ　（１９
８４年４月号）に示されている。

一方、ＡＣ電源からコードにより電力を得て作業動作を
行うものではコードが室内の障害物に巻きついて室内形
状を認識するため室内を一周するのに時間がかかると云
う問題があった。

このため、周囲の物体や障害物までの距離を測る距離測
定手段と、自身の位置を検出する位置検出手段と、この
位置検出手段及び上記距離測定手段からの情報に応じて
室内の地図を逐次作成する地区作成手段と上記位置検出
手段からの検出情報に応じて自身の移動した領域を記憶
する記憶手段とから成り、上記地図作成手段で作成され
た地図情報と記憶手段内の移動領域情報に基いて自身の
移動方向を決定している。

ハ）発明が解決しようとする課題 ところが、このような作業車であると作業領域自体が簡
単な構成であれば良いが、障害物が存在して、複雑な作
業領域形状となっていると作業領域をもれなく作業する
と云う事が難かしくなると云う不都合があった。

二）課題を解決するための手段 本発明はこのような点に鑑みて為されたものであり、作
業領域の形状、作業車のスタート位置及びスタート方向
を設定する設定手段と、作業車の走行駆動をするための
駆動手段と、作業車自身の位置を検知するための位置検
知手段と、障害物を検知するための障害物検知手段と、
概に走行済の作業領域を随時記憶する記憶手段と、上記
設定手段で設定された作業領域及び記憶手段内の走行済
作業領域を比較して次に走行すべき方向を決定する制御
手段と、を有している． ホ）作用 予め作業領域の形状を設定しているので、障害物等が存
在しても未作業領域を残して作業を終了することはない
。

へ）実施例 第１図は本発明移動車のブロック図、第２図は本発明移
動車の正面図、第３図はその側面図である．これ等の図
において（１）は移動車の車体、（２　）　（３　）は
モータ（４）（５）で夫々駆動される駆動輪であってそ
の回転量に応じて車体｛１｝が移動する．また、こうし
た駆動輪＋４）＜５１の回転量は各々エンコーダ（６　
１　（７　１によって計測される．（８）は上記車体（
１）部に設けられたコードリール、（９　）　（１０）
　（１１１　（１２）　（１３１　（１４）は車体（１
）前面部に取り付けられた超音波センサ、（１５）　（
１６）　（１７）　（１８）は車体（１）側面に設けら
れた超音波センサであって夫々前方及び側方の障害物を
検出する。（２６）は赤外線センサ等から成る温度セン
サであり、前方の障害物の温度を検知する。（１９）　
（２０１は車体（１）前面に設けられた接触センサ、（
２ｌ）は後面に設けられた接触センサを示し、夫々接触
することで障害物の検出をする。（２２）は上記超音波
センサ（９　）　（＋０１　（Ｉ＋）　（１２）　ｔｔ
３＋　ｔ＋４＋　（１５１　（＋６１　＜ｔ７＋　（１
８）からの信号や上記接触センサ（１９１　（２０）　
｛２１１からの信号を受ける制御部であって、上記モー
タ（４　）　（５　１の回転を制御して移動量を調整す
るとともにエンコーダ＜６　１　（７　１からの信号に
よって車体（１）の移動距雛を検出し、現在の位置を認
識する。（２３）は制御部（２２）で算出した位置情報
と超音波センサによる障害物までの距離情報に応じて逐
次室内の形状及び障害物の配置状況を認識し、地図を作
成する地図作成部、（２３）　’は、こうした地図作成
部に、部屋形状等の作業領域の情報さらには、作業車の
初期位置及びスタート方向等の情報を設定するための設
定手段で、例えば装脱可能なメモリカード等で構成され
る．　（２４）はこうして作成された地図情報を記憶す
る記憶部を示し、上記制御部（２２）からの位置情報に
よって、車体（１）の移動した移動領域も逐次記憶する
，　（２５）はこうした地図情報及び移動領域の情報か
ら車体（１）の移動方向を決定する方向決定部であって
、制御部（２２）はここでの決定に応じてモータ（４　
）　（５　）を制御して移動車に所望の移動を行わルめ
る．また、こうした移動車に床面清掃作業機能があるも
のとし、移動車下面から床面の塵埃を吸引するものとす
る．第４図はこうした移動車の動作を示す流れ図であっ
て、この図を用いて概略動作を説明する。まず、設定手
段（２３＋　’であるメモリカードを装着した状態で移
動車は最初配置された場所から前進を開始する。このと
き同時に清掃作業等も開始させる．これに依り、移動車
は前面及び側面に付けられた超音波センサ（９）〜（ｌ
８）によってロボットへ前と横にある壁や物体までの距
離を測定するとともにエンコーダ（６　）　（７　１で
常に移動距離及び移動方向を検知しながら走行していく
。そしてこれ等の超音波センサ（９）〜（ｌ８）の情報
及び上記設定手段（２３）からの情報により地図作成部
（２３）は室内の壁面や障害物を認識して記憶部（２４
）内へその位置を書き込んで地図を作成して行く．そし
て前方に壁や物体などがあり、そこまでの距離がある一
定値（例えば１０〜１　５ｃｍ）になったとき既掃除エ
リアに到達しなところで停止する．この状態で前進動作
によって移動車の移動した領域を上記記憶部（２４）内
の地図上に書き込む．その後方向決定部（２５）で次に
進む方向を決定しく後述する）次に進むことができなく
なれば作業を終了し、次に進める場合は決定された向き
に回転動作によって方向を変え、次の前進動作にうつり
、そしてこれをくり返す．そして、地図内の未作業エリ
ア（未掃除着する． 次に地図の生成方法について述べる。第５図に示すよう
に室内床面にｘ−ｙ座標系を対応させ、Ｘ軸、ｙ軸それ
ぞれに平行な線で格子状に区切り１つの格子を［ｘｋ，
ｙｋ］で表わし、この各格子［ｘｋ．ｙｋ］は記憶部（
２４）の１バイトに対応づける．尚、１つの格子はρ×
１２（例えば５　ｃｔａ　Ｘ５ｒ３）の正方形とする． 移動車が第６図に示すようにｙ方向にＡ接点（ｘａ，ｙ
ａ）からＢ地点（ｘａ．Ｙｂ）方向へ進んだ場合、移動
車の幅をＷ、長さをＬとすると、 （ｘａ−ｗ　ｙａ　Ｌ）〜（ｘａ＋ｗ　ｙｂ＋し）丁・
　　　一丁　　　　　　丁・　　　　丁なる四角形Ｄ内
に含まれる格子全てに対応する記憶部（２４）の１バイ
トの２ビット目を１にする．このことにより、逆に格子
（ｘｋ，ｙｋ）をロボットが通過したかどうかが［ｘｋ
，ｙｋ］に対応するメモリの１バイトの２ビット目が１
かどうかを判定することでわかるようになる． また、移動車の位置が（ｘａ，ｙｂ）の時、右側の超音
波センサ（１５１　（１６）が距離Ｓなる値を検出した
とする．超音波センサ（１５）　（１６）は音波である
特徴から指向性を有しその角度範囲２θの堝合センサの
位置を（ｘｓ，ｙｓ）とすると物体の存在すると考えら
れる範囲は（ｘｓ＋Ｓ，ｙｓ−ｓｔａｎθ）〜（ＸＳ十
Ｓ，ｙｓ＋ｓｔａｎθ）にあると考えられる．そこでこ
の範囲に含まれる格子点に対応する記憶部（２４１　１
バイトの１ビット目を１にする．これによって逆に格子
点［ｘｋ．ｙｋ］が障害物のある領域Ｅであるかどうか
は対応する記憶部（２４）の１ビット目が１かどうかで
判定することができる． 次に移動車の方向決定について述べる。まず、進行方向
はＸ軸の正方向（ｘ＋），負方向（Ｘ一）、ｙ軸の正方
向（ｙ＋）　、負方向（ｙ一）にのみ進むものとし、最
初に現時点の移動車の方向を第７図の流れに沿って判定
する．そして、その後各Ｘ＋、Ｘ一、ｙ＋、ｙ一方向を
移動車向いている場合について次の進行方向を決定する
．移動車がｙ十方向を向いている場合、（ｙ十）側に障
害物がないとき、（ｙ＋）方向に進む．そうでなく、（
ｙ＋）側に障害物があり、（Ｘ−）側に未作業（つまり
、地図上に通過した印がない）エリアが残っていて、近
くに（たとえばロボットから（Ｘ−）側に５００１以内
に）障害物がない《つまり、記憶部（２４）内の地図上
に障害物がない》時は、次の進行方向を（ｘ−）とする
．《Ｘ−》側に未作業領域がなく、（Ｘ＋）側に障害物
がない時は次の進行方向を（ｘ＋）とする．一方（Ｘ＋
）側に障害物がある時は、（ｙ−）側に未作業領域があ
れば次は（ｙ−）側へ進む．そして（ｙ−）側に未作業
領域がないと、一度（ｙ−）方向にバックしたら《Ｘ＋
》に障害物がなくなるか地図を調べて、障害物がないと
ころがあれば、そこまでバックして次の進行方向を（Ｘ
＋）とする．他方（Ｘ＋）側に障害物がないところが見
つからなければ終了とする．こうした方向決定の流れ図
を第８図に示す。

続いて移動車が（ｙ−》方向を向いている場合、（ｙ−
）側に障害物がないと、次は（ｙ−）側へ進み、《ｙ−
》側に障害物があると、（Ｘ一）側に未作業領域があり
障害物がないとき、（ｘ−）側へ進む．そうでない場合
、前回のくｙ＋）向き前進距離より、今回の（ｙ−）方
向の前進距離が短かい時は一度（Ｘ−）方向に進んだ後
次に（ｙ−）方向とする．一方前回のくｙ＋》向き前進
距離より今回の（ｙ−）方向の前進距離が長い時は（Ｘ
＋）側に障害物がなければ次の進行方向を（Ｘ＋）とす
る。他方（Ｘ＋）側に障害物があると、（ｙ＋）側に未
作業領域があるかどうかを確認し，、未作業領域があれ
ば、（ｙ＋）側へ進む．未作業領域がなければ、（ｙ＋
）方向にバックして障害物がなくなるかどうかを記憶部
（２４）内の地図で見る。障害物がなくなるのであれば
，その箇所まで（ｙ＋）方向にバックして、そのｆ＆（
ｘ＋）方向に進行方向をとる．これに対し障害物がなく
ならないのなら移動車の動作は終了する．こうした方向
決定動作を第９図に示す。

次に、移動車がＸ一方向を向いている場合、（ｘ−）側
に未作業領域があり、障害物がないと、（Ｘ−）方向に
進む。そうでなく、（ｙ−》側に障害物がなければ次の
進行方向を（ｙ−）とする．（ｙ−）方向に障害物があ
る時はくｙ＋》側に障害物がないと、（ｙ＋）方向へ進
む．　　（ｙ＋）側に障害物がないと《Ｘ＋》方向に一
度バノクすれば（ｙ−）側に障害物がないところがある
かどうかを調べる。そしてそのようなところがあれば一
度そこまでバックして次の進行方向を（ｙ一）にする。

一方（Ｘ＋）方向にバンクしても（ｙ一）側に障害物が
なくなるところがなければ一度バックすれば（ｙ＋）側
に障害物がなくなるかどうかを調べる。そして障害物が
なくなるのであれば、１度バックして次はくｙ＋）方向
へ進む．他方、障害物がなくならないのであれば終了す
る。こうした動作の流れを第１０図に示す．最後に移動
車が（Ｘ＋）方向を向いている場合前回のｙ方向移動動
作が（ｙ＋》だった時は、（ｙ−）側に障害物がなけれ
ば次の移動方向は（ｙ一）向きにする．一方、（ｙ一）
側に障害物がある場合は障害物等の検知により、迂回す
るかどうかを判別し、迂回するときは（Ｘ−）方向にみ
（ｘ＋）側に障害物があると作業を終了する。

他方、前回の移動方向が（ｙ−》向きだった時は（ｙ＋
）方向に障害物がなければ次を（ｙ＋）にする。このど
ちらでもなく、かつ（Ｘ＋）方向に障害物がなければ次
も《Ｘ＋》への移動とし、（Ｘ＋）方向に障害物があれ
ば終了する。こうした方向決定の流れ図を第１１図に示
す。

このような動作をする移動車を四角形の部屋の適所に障
害物を置いた場合の移動経路の例を第１２図乃至第１５
図に示す。尚、この実施例では距離測定手段として超音
波センサを用いると良いが、これに限らず、カメラやレ
ーザを利用した距離計でもよい。又移動車の位置検出手
段としてはエンコーダ以外にジャイロセンサや、地磁気
センサや部屋に発信源を設けそこからの信号で位置を認
識する方式でもよい． ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明移動車は作業領域の形状を設定
手段により予め設定しているので，障害物が作業領域内
に存在しても、未作業領域を残して作業を終了してしま
うと云うことはなく、汎用性の高い移動車を提供出来る
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明移動車のブロック図、第２図、第３図は
夫々本発明移動車の正面図及び側面図，第４図は本発明
移動車の概略動作を説明する流れ図、第５図は記憶部の
メモリ構成を説明する説明図、第６図は記憶部内の記憶
状況を説明する説明図、第７図乃至第１１図は進行方向
の決定手順を示す流れ図、第１２図乃至第１５図は移動
車の移動経路を示す室内模式図である。 （１）・・・車体、（２　１　（３　）・・・駆動輪、
（４　）　（５　１・・・モータ、（６　）　ｆ７　）
・・・エンコーダ、（８）・・・コードリール、（９）
〜（１８）・・・超音波センサ、（１９）　ｆ２０＋　
（２１）・・・接触センサ、（２２）・・・制御部、（
２３）・・・地図作成部、（２４）・・・記憶部．　（
２５），−・・方向決定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）所定の作業領域内を走行しながら予め決られた作業
   を行う移動車において、作業領域の形状、作業車のスタ
   ート位置及びスタート方向を設定する設定手段と、作業
   車の走行駆動をするための駆動手段と、作業車自身の位
   置を検知するための位置検知手段と、障害物を検知する
   ための障害部検知手段と概に走行済の作業領域を随時記
   憶する記憶手段と、上記設定手段で設定された作業領域
   及び記憶手段内の走行済作業領域を比較して次に走行す
   べき方向を決定する制御手段と、を有して成る移動車。