JPH05257533A - Method and device for sweeping floor surface by moving robot - Google Patents

Method and device for sweeping floor surface by moving robot

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Publication number
JPH05257533A
JPH05257533A JP4053819A JP5381992A JPH05257533A JP H05257533 A JPH05257533 A JP H05257533A JP 4053819 A JP4053819 A JP 4053819A JP 5381992 A JP5381992 A JP 5381992A JP H05257533 A JPH05257533 A JP H05257533A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
area
obstacle
sweep
mobile robot
sweeping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4053819A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuke Onari
弥祐 小斉
Kenji Sugano
賢治 菅野
Tetsuya Arimoto
哲也 有本
Naoyuki Takeuchi
巨幸 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokimec Inc filed Critical Tokimec Inc
Priority to JP4053819A priority Critical patent/JPH05257533A/en
Publication of JPH05257533A publication Critical patent/JPH05257533A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable a moving robot, which sweeps a floor surface, to efficiently and safely sweep all given work areas throughly without overlapping while avoiding obstacles. CONSTITUTION:This device is provided with a robot position detecting operation part 5 including a direction detecting part 3 and a covered distance detecting part 4, front, right, and left obstacle optical and ultrasonic detections parts 1, 6A, and 6B which detect obstacles existing in the front, the right, and the left of the robot respectively, and an obstacle avoiding sweep processing part 7 which makes a plan to throughly sweep the floor, surface of a prescribed work area while avoiding obstacles by position information from the position detecting operation part 5 and obstacle information from optical and ultrasonic detection parts 1, 6A, and 6B and outputs a running control command of the moving robot based on the plan.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、所定作業領域の床面を
移動しながら作業を行なう移動ロボットの床面掃引方法
及び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for sweeping a floor surface of a mobile robot for performing work while moving on a floor surface in a predetermined work area.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、工場や倉庫等において、部品や荷
物を運ぶ無人搬送ロボットが使用されている。この無人
搬送ロボットはある地点から目的地まで物品を搬送する
ことが本来の目的であり、この目的を達成するために、
障害物検知センサにより走行ルート上に障害物を発見し
た場合に、逐次障害物を回避する最適経路を再計画しな
がら移動できるものが多い。しかし、床面を清掃するロ
ボットや、床面上にセメントのコテ仕上げをするロボッ
トのような「床面作業ロボット」の場合には、与えられ
たすべての領域を余す所なく、且つ重複する所なく掃引
(移動)して作業をすることが本来の目的であり、上記
の掃引か行なわれると、作業ロボットは掃引中に作業を
自動的に行なうものが多い。従って、床面作業ロボット
が掃引(移動)中に、障害物検知センサにより移動ルー
ト上に障害物を発見した場合は、上記本来の目的を損な
わないように障害物を回避して掃引を行なう必要があ
り、この掃引方法はおのずと上記無人搬送ロボットの場
合と異なるものとなる。
2. Description of the Related Art At present, unmanned transfer robots for carrying parts and luggage are used in factories and warehouses. The purpose of this unmanned transfer robot is to transfer articles from a certain point to the destination, and in order to achieve this purpose,
When an obstacle is detected on the travel route by the obstacle detection sensor, it is possible to move while re-planning the optimum route for avoiding the obstacle one after another. However, in the case of a "floor work robot" such as a robot that cleans the floor surface or a robot that trowels the cement on the floor surface, all the given areas are fully occupied and overlapped. The original purpose is to work by sweeping (moving) without moving, and when the above-mentioned sweeping is performed, many work robots automatically perform the work during the sweeping. Therefore, if an obstacle is detected on the movement route by the obstacle detection sensor while the floor work robot is sweeping (moving), it is necessary to avoid the obstacle and perform the sweep so as not to impair the original purpose. However, this sweeping method is naturally different from the case of the unmanned transfer robot.

【0003】前記床面作業ロボットが障害物を回避して
掃引を行なうための指針は下記のようになる。 (a)領域の作業中には、同一障害物に何度も出会うこ
とになり、一過的に回避を繰返すと作業上の無駄が多
い。従って領域内の作業を効率よく遂行するという目的
に適合する大局的な掃引アルゴリズムを有すること。 (b)障害物回避により作業が出来なくなる面積を極力
少なくすること。 (c)障害物と衝突しない安全率の向上が計られている
こと。 (d)迷走しない掃引アルゴリズムであること。 (e)障害物検出手段として比較的低価格の超音波セン
サや光学式センサを用いて、実現可能な掃引アルゴリズ
ムであること。
The guideline for the floor work robot to avoid obstacles and perform sweeping is as follows. During the work in the area (a), the same obstacle is encountered many times, and if the avoidance is repeated repeatedly, the work is wasteful. Therefore, have a global sweep algorithm that fits the goal of efficiently performing tasks in the area. (B) Minimize the area where work cannot be performed due to avoiding obstacles. (C) The safety factor that prevents collision with obstacles is being improved. (D) The sweep algorithm does not stray. (E) A sweep algorithm that can be realized by using a relatively low-cost ultrasonic sensor or optical sensor as the obstacle detection means.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記床面
作業ロボットは、ごく最近誕生したものであり、前記床
面作業ロボットが障害物を回避して掃引を行なうための
指針(a)〜(e)を満足させるような移動ロボットの
床面掃引方法及び装置はまだ開発されてない現状であ
る。従って、障害物を回避する際に無人搬送ロボット用
に開発された障害物回避アルゴリズムを使用すると領域
内の作業を効率よく遂行することができないという問題
点があった。
However, the floor work robot is very recently born, and the guidelines (a) to (e) for the floor work robot to avoid obstacles and perform sweeping. The floor sweeping method and apparatus for mobile robots that satisfy the above requirements have not yet been developed. Therefore, when the obstacle avoidance algorithm developed for the unmanned transfer robot is used when avoiding the obstacle, there is a problem that the work in the area cannot be efficiently performed.

【0005】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、床面を作業する移動ロボットが、障害物
を回避しながら、与えられたすべての領域を余す所な
く、また重複する所なく、効率良く且つ安全に作業を遂
行できる移動ロボットの床面掃引方法及び装置を得るこ
とを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and a mobile robot working on the floor avoids obstacles and completely fills all the given areas and overlaps them. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for sweeping a floor surface of a mobile robot, which can efficiently and safely perform work.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1または
請求項5に係る移動ロボットの床面移動方法または装置
は、所定作業領域の床面を移動しながら作業を行なう移
動ロボットの床面掃引方法または装置において、前記移
動ロボットの進行方位を検出する手段及び走行距離を検
出する手段を含みロボットの位置を算出する位置検出演
算手段と、前記所定作業領域内における移動ロボットの
進行方向を含む複数の方向のいずれかに存在する障害物
を検出する障害物検出手段と、前記位置検出演算手段が
演算した移動ロボットの位置情報及び前記障害物検出手
段が検出した障害物情報により、障害物を回避しながら
前記所定作業領域の床面を余すところなく掃引する計画
を生成し、該生成した掃引計画に基づき、移動ロボット
の走行制御指令を出力する障害物回避掃引処理手段とを
備え、前記障害物回避掃引処理手段は、障害物の存在し
ない領域においては所定の移動定型パターンにより掃引
処理する障害物不在領域掃引処理手段と、移動ロボット
の進行前面に障害物が存在する領域では、これを回避す
る移動可能領域において前記移動定型パターンによる掃
引を継続すると共に、障害物存在領域の直前及び直後に
それぞれ所定距離を移動することができたスルーパスを
認識し、該2つのスルーパスに挟まれた領域を障害物存
在領域として認識する障害物存在領域掃引及び認識処理
手段と、前記障害物存在領域の直後に認識されたスルー
パスの終了点から前記移動定型パターンにより前記障害
物存在領域内の未掃引領域を掃引処理する障害物存在未
掃引領域掃引処理手段とを含むものである。
A method or apparatus for moving a floor surface of a mobile robot according to claim 1 or 5 of the present invention is a floor surface of a mobile robot for performing work while moving the floor surface in a predetermined work area. In the sweeping method or apparatus, a position detecting / calculating means for calculating the position of the robot, including means for detecting the traveling direction of the mobile robot and means for detecting the traveling distance, and a traveling direction of the mobile robot within the predetermined work area are included. An obstacle is detected by an obstacle detection unit that detects an obstacle existing in any of a plurality of directions, the position information of the mobile robot calculated by the position detection calculation unit, and the obstacle information detected by the obstacle detection unit. A plan for sweeping the floor surface of the predetermined work area while avoiding is generated, and a traveling control command for the mobile robot is issued based on the generated sweep plan. The obstacle avoidance sweep processing means for applying force, the obstacle avoidance sweep processing means is an obstacle-free area sweep processing means for performing sweep processing by a predetermined moving fixed pattern in an area where the obstacle does not exist, and a mobile robot. In the area where there is an obstacle in the front of the traveling path, while continuing the sweep in the movable fixed pattern in the movable area that avoids this, a through path that can move a predetermined distance immediately before and immediately after the obstacle existing area. And an obstacle existing area sweeping and recognition processing means for recognizing the area between the two through paths as an obstacle existing area, and the movement from the end point of the through path recognized immediately after the obstacle existing area. An obstacle existing unswept area sweep processing means for sweeping an unswept area in the obstacle existing area by a fixed pattern A.

【0007】本発明の請求項2または請求項6に係る移
動ロボットの床面掃引方法または装置は、前記請求項1
または請求項5に係る移動ロボットの床面掃引方法また
は装置において、前記移動ロボットからその左方及び右
方に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ
超音波により測定する物標位置及び距離測定手段を付加
した前記ロボットの位置検出演算手段を備えたものであ
る。
A floor sweep method or apparatus for a mobile robot according to claim 2 or 6 of the present invention is the method according to claim 1.
Alternatively, in the method or apparatus for sweeping a floor surface of a mobile robot according to claim 5, a target for measuring a position of a target existing on the left and right sides of the mobile robot and a distance to the target by ultrasonic waves, respectively. The robot is provided with position detecting and calculating means for the robot, which is provided with position and distance measuring means.

【0008】本発明の請求項3または請求項7に係る移
動ロボットの床面掃引方法または装置は、前記請求項1
もしくは請求項2、または請求項5もしくは請求項6に
係る移動ロボットの床面掃引方法または装置において、
前記所定作業領域を細分化した各単位面積にそれぞれ対
応して設けられた管理地図用情報メモリと、該管理地図
用情報メモリに障害物の存在情報や作業管理情報を作業
の進捗に応じて順次記憶させ、必要に応じ更新させる情
報処理手段とを付加した障害物回避掃引処理手段を備え
たものである。
A floor sweeping method or apparatus for a mobile robot according to claim 3 or 7 of the present invention is the method according to claim 1 above.
Alternatively, in the method or apparatus for sweeping a floor surface of a mobile robot according to claim 2, or 5 or 6,
A management map information memory provided corresponding to each unit area obtained by subdividing the predetermined work area, and obstacle existence information and work management information are sequentially stored in the management map information memory according to the progress of work. It is provided with an obstacle avoidance sweep processing means to which an information processing means for storing and updating as necessary is added.

【0009】本発明の請求項4または請求項8に係る移
動ロボットの床面掃引方法または装置は、前記請求項1
乃至請求項3のいずれか、または請求項5乃至請求項7
のいずれかに係る移動ロボットの床面掃引方法または装
置において、前記障害物存在領域内に前記移動定型パタ
ーンによっては移動できないクローズ領域が存在する場
合には、該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、該
旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、該
掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域を
経由する脱出処理とを行なうクローズ領域掃引及び脱出
処理手段を付加した障害物回避掃引処理手段を備えたも
のである。
A floor sweep method or apparatus for a mobile robot according to claim 4 or 8 of the present invention is the method according to claim 1 above.
To any one of claims 3 to 5, or claims 5 to 7
In the method or apparatus for sweeping the floor surface of a mobile robot according to any one of the above, if there is a closed area in the obstacle existing area that cannot be moved due to the moving fixed pattern, a swirlable area is searched for in the closed area. However, obstacle avoidance with a closed area sweep and escape processing means for performing a sweep processing of a movable area using the swivel area and an escape processing from the closed area via the swivel area after the sweep processing is completed It is equipped with a sweep processing means.

【0010】[0010]

【作用】本請求項1または請求項5に係る発明において
は、所定作業領域の床面を移動しながら作業を行なう移
動ロボットの床面掃引方法または装置において、位置検
出演算手段は前記移動ロボットの進行方位を検出する手
段及び走行距離を検出する手段を含みロボットの位置を
算出する。障害物検出手段は前記所定作業領域内におけ
る移動ロボットの進行方向を含む複数の方向のいずれか
に存在する障害物を検出する。障害物回避掃引処理手段
は前記位置検出演算手段が演算した移動ロボットの位置
情報及び前記障害物検出手段が検出した障害物情報によ
り、障害物を回避しながら前記所定作業領域の床面を余
すところなく掃引する計画を生成し、該生成した掃引計
画に基づき移動ロボットの走行制御指令を出力する。ま
た前記障害物回避掃引処理手段は障害物不在領域掃引処
理手段、障害物存在領域掃引及び認識処理手段並びに障
害物存在未掃引領域掃引処理手段とを含む。そして、前
記障害物不在領域掃引処理手段は障害物の存在しない領
域において所定の移動定型パターンにより掃引処理を行
なう。障害物存在領域掃引及び認識処理手段は、移動ロ
ボットの進行前面に障害物が存在する領域では、これを
回避する移動可能領域において前記移動定型パータンに
よる掃引を継続すると共に、障害物存在領域の直前及び
直後にそれぞれ所定距離を移動することができたスルー
パスを認識し、該2つのスルーパスに挟まれた領域を障
害物存在領域として認識する。障害物存在未掃引領域掃
引処理手段は前記障害物存在領域の直後に認識されたス
ルーパスの終了点から前記移動定型パターンにより前記
障害物存在領域内の未掃引領域を掃引処理する。
According to the first or fifth aspect of the present invention, in the floor sweeping method or apparatus for a mobile robot that performs work while moving on the floor of a predetermined work area, the position detection calculation means is the mobile robot. The position of the robot is calculated by including means for detecting the traveling direction and means for detecting the traveling distance. The obstacle detecting means detects an obstacle existing in any of a plurality of directions including the traveling direction of the mobile robot within the predetermined work area. The obstacle avoidance sweep processing means leaves the floor surface of the predetermined work area while avoiding an obstacle based on the position information of the mobile robot calculated by the position detection calculation means and the obstacle information detected by the obstacle detection means. A plan for sweeping is generated without any action, and a traveling control command for the mobile robot is output based on the generated sweep plan. The obstacle avoidance sweep processing means includes obstacle-free area sweep processing means, obstacle-existing area sweep and recognition processing means, and obstacle-existence unswept area sweep processing means. Then, the obstacle-free area sweep processing means performs the sweep processing in a predetermined moving fixed pattern in an area where no obstacle exists. The obstacle existing area sweeping and recognition processing means, in an area where an obstacle exists in front of the moving robot, continues the sweep by the moving fixed pattern in a movable area to avoid the obstacle, and immediately before the obstacle existing area. And immediately after that, the through path that can move a predetermined distance is recognized, and the area sandwiched between the two through paths is recognized as the obstacle existing area. The obstacle existing unswept area sweep processing means sweeps the unswept area in the obstacle existing area from the end point of the through path recognized immediately after the obstacle existing area by the moving fixed pattern.

【0011】本請求項2または請求項6に係る発明にお
いては、前記請求項1または請求項5に係る発明におい
て、前記位置検出演算手段に付加された物標位置及び距
離測定手段は、前記移動ロボットからその左方及び右方
に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ超
音波により測定し、該測定した位置及び距離情報に基づ
き位置検出演算手段は移動ロボットの方位及び位置の誤
差を修正する。
In the invention according to claim 2 or claim 6, in the invention according to claim 1 or 5, the target position and distance measuring means added to the position detecting / calculating means is the moving means. The positions of the targets existing on the left and right sides of the robot and the distances to the targets are measured by ultrasonic waves, respectively, and based on the measured position and distance information, the position detection calculation means determines the azimuth and position of the mobile robot. Correct the error of.

【0012】本請求項3または請求項7に係る発明にお
いては、前記請求項1もしくは請求項2、または請求項
5もしくは請求項6に係る発明において、前記障害物回
避掃引処理手段に管理地図用情報メモリ及び情報処理手
段とが付加され、前記管理地図用情報メモリは前記所定
作業領域を細分化した各単位面積にそれぞれ対応して設
けられる。また情報処理手段は前記管理地図用情報メモ
リに障害物の存在情報や作業管理情報を作業の進捗に応
じて順次記憶させ、必要に応じ更新させる。
In the invention according to claim 3 or claim 7, in the invention according to claim 1 or claim 2, or claim 5 or claim 6, the obstacle avoidance sweep processing means is used for a management map. An information memory and information processing means are added, and the management map information memory is provided corresponding to each unit area obtained by subdividing the predetermined work area. Further, the information processing means sequentially stores the existence information of the obstacle and the work management information in the management map information memory according to the progress of the work, and updates them as necessary.

【0013】本請求項4または請求項8に係る発明にお
いては、前記請求項1乃至請求項3のいずれか、または
請求項5乃至請求項7のいずれかに係る発明において、
前記障害物回避掃引処理手段に付加されたクローズ領域
掃引及び脱出処理手段は、前記障害物存在領域内に前記
移動定型パターンによっては移動できないクローズ領域
が存在する場合には、該クローズ領域内で旋回可能領域
を探索し、該旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃
引処理と、該掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋
回可能領域を経由する脱出処理とを行なう。
In the invention according to claim 4 or claim 8, the invention according to any one of claims 1 to 3 or claim 5 to 7,
The closed area sweep and escape processing means added to the obstacle avoidance sweep processing means turns within the obstacle existing area when there is a closed area that cannot be moved by the movable fixed pattern. A feasible region is searched for, a sweeping process of a movable region using the swivelable region, and an escape process from the closed region via the swivelable region after the sweeping process is completed.

【0014】[0014]

【実施例】図1は本発明に係る移動ロボットの床面掃引
装置の構成を示すブロック図であり、1は前方障害物光
・超音波検出部、2Aは右方物標位置・距離測定部、2
Bは左方物標位置・距離測定部、3は方位検出部、4は
走行距離検出部、5は位置検出演算部、6Aは右方障害
物光・超音波検出部、6Bは左方障害物光・超音波検出
部、7は障害物回避掃引処理部、8は走行制御部であ
る。また前記1〜8の機器は移動ロボット10内に含ま
れるが、移動ロボット10には、これらのほかに図示さ
れない移動機構(例えば動輪及びモータ等)や作業機構
(例えばセメントのコテ仕上げ機構等)等も含まれてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing the construction of a floor sweeping apparatus for a mobile robot according to the present invention, in which 1 is a front obstacle light / ultrasonic wave detecting section, and 2A is a right target position / distance measuring section. Two
B is a left target position / distance measuring unit, 3 is an azimuth detecting unit, 4 is a traveling distance detecting unit, 5 is a position detecting / calculating unit, 6A is a right obstacle light / ultrasound detecting unit, and 6B is a left obstacle. An object light / ultrasonic wave detection unit, 7 is an obstacle avoidance sweep processing unit, and 8 is a traveling control unit. Further, the devices 1 to 8 are included in the mobile robot 10, but the mobile robot 10 includes a moving mechanism (for example, a driving wheel and a motor, etc.) and a working mechanism (for example, a cement iron finishing mechanism) which are not shown in the figure. Etc. are also included.

【0015】図2は本発明に係る移動ロボットの超音波
による障害物検出手段の説明図であり、水平面における
前方、左方及び右方の3方向における超音波送波ビーム
と障害物及び壁面をそれぞれ示している。図3は本発明
に係る移動ロボットの光学的な障害物検出手段の説明図
であり、水平面における前方、左方及び右方の3方向に
おける光検出ビームと障害物及び壁面をそれぞれ示して
いる。図4は超音波測距器の動作を説明する波形図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view of the obstacle detecting means by ultrasonic waves of the mobile robot according to the present invention. The ultrasonic transmitting beam and obstacles and wall surfaces in the three directions of front, left and right in the horizontal plane are shown. Shown respectively. FIG. 3 is an explanatory view of the optical obstacle detecting means of the mobile robot according to the present invention, and shows the photodetection beam, the obstacle and the wall surface in the three directions of the front, left and right in the horizontal plane, respectively. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the ultrasonic range finder.

【0016】図2〜図4を参照し、図1の各機器の機能
及び動作について説明する。前方障害物光・超音波検出
部1は、移動ロボット10が走行する前方の障害物を光
学的に検出する光検出部と、超音波により検出する超音
波検出部の2つにより構成される。ここで超音波検出部
は常に前方における障害物の有無をチェックして、もし
も前方障害物の存在を検出すると、次に移動ロボット1
0から該当障害物までの距離を測定する機能を有するも
のである。ここで前方の障害物を検出するため光検出部
と超音波検出部の2つを設けた理由を説明する。一般に
超音波センサを用いると比較的遠く(数m〜10m程
度)の物標の距離情報は得られるが、物標の存在する方
位情報はあいまいである。また光学式センサは、光検出
ビーム方向における物標の有無は検出できるが、検出可
能な距離が近距離(例えば2m程度)に限定される。従
って移動ロボットが障害物に数m〜10m程度接近する
と、超音波センサにより前方障害物の検出とその距離測
定が行なわれ、移動ロボットがさらに障害物に接近して
2m程度になると光学式センサにより該当障害物の検出
とその方位情報が得られる。このように光検出部と超音
波検出部の2つの検出センサを併用することにより、移
動ロボットは比較的遠距離からごく近距離までの前方障
害物を確実に検出できると共に、超音波センサによって
は不明確な物標方位情報を光学式センサにより補なうこ
とができる。
The function and operation of each device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. The front obstacle light / ultrasonic wave detection unit 1 is composed of two parts: a light detection unit that optically detects a front obstacle on which the mobile robot 10 travels, and an ultrasonic wave detection unit that detects ultrasonic waves. Here, the ultrasonic wave detection unit always checks the presence of obstacles in the front, and if it detects the presence of obstacles in the front, then the mobile robot 1
It has a function of measuring the distance from 0 to the obstacle. Here, the reason for providing two, a photodetection unit and an ultrasonic detection unit, for detecting an obstacle ahead will be described. Generally, when an ultrasonic sensor is used, distance information of a target relatively distant (about several meters to 10 meters) can be obtained, but azimuth information in which the target exists is ambiguous. The optical sensor can detect the presence or absence of the target in the light detection beam direction, but the detectable distance is limited to a short distance (for example, about 2 m). Therefore, when the mobile robot approaches the obstacle for several meters to 10 m, the ultrasonic sensor detects the obstacle in front and measures the distance, and when the mobile robot further approaches the obstacle and reaches about 2 m, the optical sensor detects it. The detection of the corresponding obstacle and its direction information can be obtained. In this way, by using the two detection sensors, that is, the light detection unit and the ultrasonic detection unit, the mobile robot can reliably detect a front obstacle from a relatively long distance to a very short distance. Unclear target orientation information can be supplemented by an optical sensor.

【0017】図2及び図4により前方障害物超音波検出
部を説明する。図2のT1 ,R11及びR12により前方障
害物検出部は構成される。同図のT1は送信器、R11
びR12はそれぞれ送信器T1 と距離d1 (例えば25cm
程度)を隔てて送波方向と直角方向に設けられた受信器
である。送信器T1 は、図4の送信ゲート期間(例えば
数ミリ秒)に、例えば20〜25kHz 程度の発信器出力
を送波器に供給し、超音波バースト波を図2に示す送波
ビームの指向特性(水平面の指向特性で、物標位置・距
離測定部の送波ビームよりも幅が広い指向特性)により
前方に送波する。移動ロボット10の前方に障害物が存
在する場合には、受信器R11及びR12は、ある時間経過
して前方障害物から反射され戻ってきた超音波をそれぞ
れ受信し、該受信信号を増幅後、所定帯域幅のバンドパ
スフィルタ(BPF)を介して検波して、該検波信号を
所定のスレッシュホールドレベルと比較して、このレベ
ルを越えた2値化信号を検出出力として取出す。そして
内蔵するカウンタにより超音波の送信開始時刻より検出
出力の発生時刻までの時間Tを計測する。この計測時間
Tと超音波の空中伝播速度(常温で約330m/秒)と
から障害物までの距離情報が得られる。上記各信号の波
形は図4に示される。なお、1対の受信器R11及びR12
を設けた理由は、三角測量の原理を利用し、この1対の
受信器からそれぞれ得られる2つの距離情報から反射物
標の正面反射点までの距離及び該反射点の位置を算出で
きるようにするためである。この算出方法については、
右方物標位置・距離測定部2Aにおいて説明する。
The front obstacle ultrasonic detecting section will be described with reference to FIGS. 2 and 4. The front obstacle detection unit is configured by T 1 , R 11 and R 12 in FIG. In the figure, T 1 is the transmitter, and R 11 and R 12 are the transmitter T 1 and the distance d 1 (for example, 25 cm).
The receiver is provided in the direction perpendicular to the transmission direction with a separation of (about). The transmitter T 1 supplies an oscillator output of, for example, about 20 to 25 kHz to the transmitter during the transmission gate period (for example, several milliseconds) of FIG. 4, and transmits the ultrasonic burst wave of the transmission beam shown in FIG. The directional characteristic (a directional characteristic in the horizontal plane, which is wider than the transmitting beam of the target position / distance measuring unit) is transmitted forward. When there is an obstacle in front of the mobile robot 10, the receivers R 11 and R 12 respectively receive the ultrasonic waves reflected from the obstacle ahead and returned after a certain time, and amplify the received signal. After that, it is detected through a bandpass filter (BPF) having a predetermined bandwidth, the detected signal is compared with a predetermined threshold level, and a binary signal exceeding this level is taken out as a detection output. Then, a built-in counter measures a time T from the ultrasonic wave transmission start time to the detection output generation time. The distance information to the obstacle can be obtained from the measurement time T and the ultrasonic propagation velocity of the ultrasonic wave (about 330 m / sec at room temperature). The waveforms of the above signals are shown in FIG. Incidentally, a pair of receivers R 11 and R 12
The reason for providing is that the principle of triangulation is used so that the distance to the front reflection point of the reflection target and the position of the reflection point can be calculated from the two distance information obtained from each of the pair of receivers. This is because For this calculation method,
The right target position / distance measuring unit 2A will be described.

【0018】図3により前方障害物光検出部を説明す
る。図3のE1 及びP1 により前方障害物光検出部は構
成され、E1 は投光器、P1 は受光器である。投光器E
1 は、例えば可視光を発光し、光学レンズにより集光
し、狭い光検出ビーム(例えば数度〜10度)として前
方に投光する。受光器P1 は投光器E1とごく近接した
位置に設けられ、前方障害物からの反射光を受光し、光
・電変換された受光信号を増幅後、所定のスレッシュホ
ールドレベルと比較して検出出力を得る。この光検出部
で物標を検出できる最大距離は約2m程度であるが、こ
の範囲内における障害物の検出と、狭い光検出ビームに
よる精度の良い方位情報を得ることが可能となる。従っ
て光検出部による障害物までの距離情報は期待しない。
The front obstacle light detection section will be described with reference to FIG. A front obstacle light detection unit is constituted by E 1 and P 1 in FIG. 3, E 1 is a light projector, and P 1 is a light receiver. Floodlight E
For example, 1 emits visible light, collects it with an optical lens, and projects it as a narrow light detection beam (for example, several degrees to 10 degrees) forward. The light receiving device P 1 is provided in a position very close to the light emitting device E 1 , receives the reflected light from the front obstacle, amplifies the photo-electrically converted light receiving signal, and compares it with a predetermined threshold level for detection. Get the output. Although the maximum distance at which the target can be detected by this light detection unit is about 2 m, it becomes possible to detect obstacles within this range and obtain accurate azimuth information by the narrow light detection beam. Therefore, the distance information to the obstacle by the light detection unit is not expected.

【0019】図2により右方物標位置・距離測定部2A
を説明する。また左方物標位置・距離測定部2Bは、2
Aと同一のものであり、単に移動ロボット10の右側に
装着されるか、左側に装着されるかの相違である。同図
のT3 ,R31,R32及びA3により右方物標位置・距離
測定部2Aは構成される。そしてT3 は送信器であり所
定方位にビーム形成されるバースト超音波を送信する。
31及びR32は1対の受信器であり、それぞれ前記送信
器T3 の設置位置(即ち送信位置)から前記超音波送信
ビームの中心軸である所定方位と直角方位に等しい距離
2 (三角測量の原理によりd2 は可及的に大きい方が
良いが、一般に移動ロボット10の横幅以内となるた
め、例えば40cm程度)を隔てた両側に設けられる。ま
たA3 は1対の受信器R31及びR32により得られる2つ
の反射点までの距離情報に基づき、反射物標の位置と該
反射物標までの距離を算出する演算器である。この演算
器A3 は、例えばマイクロプロセッサ(以下CPUとい
う)、RAM、ROM及び入出力インタフェース等によ
り構成されるものでよい。送信器T3 は送信器T1 より
も高い周波数、例えば40kHz 程度の超音波バースト波
をホーンを介して狭い送波ビームを形成して所定方位に
送波する。例えば、水平面指向特性として送波ビーム幅
は約20度程度のビームを形成する。ここで高い周波数
の超音波を用いる理由は、波長を短くして距離分解能を
向上させるためであり、ホーン等のビーム形成手段を用
いるのは方位分解能を良くするためである。受信器R31
及びR32は、前方障害物超音波検出部1における動作と
同様に、右方物標(図2の例では壁面)からの反射信号
のうち、それぞれ受信可能な2つの反射点からの反射信
号を個別に受信し、該受信信号を増幅し、所定のBPF
を通過させ検波し、スレッシュホールドレベルと比較し
て、検出出力を得る。そして超音波の送信開始から検出
出力を得るまでの計測時間からそれぞれ前記2つの反射
点までの距離を算出する。この2つの距離情報から反射
物標の位置と該物標までの距離を算出する演算は内蔵す
る演算器A3 により行なわれるが、この算出方法は図5
により説明する。
The right target position / distance measuring unit 2A shown in FIG.
Will be explained. In addition, the left target position / distance measuring unit 2B is 2
It is the same as A, and the difference is that it is simply mounted on the right side or the left side of the mobile robot 10. T 3, R 31, R 32 and the right target object position and distance measuring unit 2A by A 3 in the figure composed. T 3 is a transmitter that transmits burst ultrasonic waves that are beamformed in a predetermined direction.
R 31 and R 32 are a pair of receivers, each of which has a distance d 2 (equal to a predetermined azimuth and a right azimuth, which is the central axis of the ultrasonic transmission beam, from the installation position (that is, the transmission position) of the transmitter T 3. Due to the principle of triangulation, d 2 should be as large as possible, but since it is generally within the width of the mobile robot 10, it is provided on both sides with a distance of, for example, about 40 cm. A 3 is a computing unit that calculates the position of the reflecting target and the distance to the reflecting target based on the distance information to the two reflecting points obtained by the pair of receivers R 31 and R 32 . The arithmetic unit A 3 may be composed of, for example, a microprocessor (hereinafter referred to as CPU), RAM, ROM, an input / output interface and the like. The transmitter T 3 forms an ultrasonic burst wave having a frequency higher than that of the transmitter T 1 , for example, about 40 kHz, through a horn to form a narrow transmission beam, and transmits it in a predetermined direction. For example, a beam having a transmission beam width of about 20 degrees is formed as a horizontal directional characteristic. The reason for using the ultrasonic wave with a high frequency is to shorten the wavelength to improve the distance resolution, and to use the beam forming means such as a horn is to improve the azimuth resolution. Receiver R 31
And R 32 are the reflection signals from the two receivable points that can be respectively received among the reflection signals from the right target object (wall surface in the example of FIG. 2), similarly to the operation in the front obstacle ultrasonic wave detection unit 1. Are individually received, the received signal is amplified, and a predetermined BPF is received.
Is detected by passing it through and is compared with a threshold level to obtain a detection output. Then, the distance to each of the two reflection points is calculated from the measurement time from the start of ultrasonic wave transmission to the detection output. The calculation of the position of the reflecting target and the distance to the target from the two pieces of distance information is performed by the built-in computing unit A 3 , and this calculation method is shown in FIG.
Will be explained.

【0020】図5は本発明に係る超音波による物標位置
及び距離測定法の説明図であり、単に反射物標までの距
離を測定するだけではなく、移動ロボット側に設定され
た相対座標系に基づき、前記反射物標の座標位置(移動
ロボットからの超音波送波ビームの中心軸の反射位置)
を算出できるものである。図5において、点Tは超音波
の送信位置(以下送信点という)であり、移動ロボット
上に設定されたセンサ相対座標であるXY2次元座標の
座標原点とする。点R1 及びR2 はそれぞれ反射された
超音波の受信位置(以下受信点という)であり、X軸上
の座標原点から左右にそれぞれ距離dを隔てた位置とす
る。Uは被測定物の表面(即ち反射面)であり、点Pに
おいてX軸との平行線Qと角度aだけ負方向に傾斜して
いる。いま被測定物の反射面Uにおいて、送波ビームの
中心軸の反射点をP、送信点Tからの送信波が面Uで反
射して受信点R1 で受信されるU面上の反射点をP1
送信点Tからの送信波が面Uで反射して受信点R2 で受
信されるU面上の反射点R2 、また直線R1 1 と直線
2 2 をそれぞれ延長した延長線の交点をP0 とす
る。前記交点P0 は、当然直線TPの延長線上にある。
FIG. 5 is an explanatory view of a target position and distance measuring method using ultrasonic waves according to the present invention. Not only is the distance to a reflecting target measured, but a relative coordinate system set on the mobile robot side. Based on the coordinate position of the reflection target (the reflection position of the central axis of the ultrasonic transmission beam from the mobile robot)
Can be calculated. In FIG. 5, a point T is an ultrasonic wave transmission position (hereinafter referred to as a transmission point), which is a coordinate origin of XY two-dimensional coordinates which are sensor relative coordinates set on the mobile robot. The points R 1 and R 2 are the reception positions of the reflected ultrasonic waves (hereinafter referred to as reception points), and are positions separated by a distance d to the left and right from the coordinate origin on the X axis. U is a surface (that is, a reflecting surface) of the object to be measured, which is inclined at a point P in the negative direction by an angle a with the parallel line Q with the X axis. Now, on the reflection surface U of the object to be measured, the reflection point on the central axis of the transmitted beam is P, and the transmission wave from the transmission point T is reflected on the surface U and received at the reception point R 1 on the U surface. Is P 1 ,
The extension reflection point R 2 on the U plane is received, also the linear R 1 P 1 and the straight line R 2 P 2 were respectively extended reflected to the receiving point R 2 in the transmission wave is a surface U from the transmission point T Let the intersection be P 0 . The intersection P 0 is naturally on an extension of the straight line TP.

【0021】図5において、点R1 から点P0 までの距
離をS1 (S1 =R1 1 +P1 0 )、点R2 から点
0 までの距離をS2 (S2 =R2 2 +P2 0 )、
点Tから点P0 までの距離をS、点Tから点Pまでの距
離をD、点Pの座標を(Xp,Yp )、面Qに対する面
Uの傾斜角をaとすると、図5の座標解析を行なうこと
により、距離D及び距離Sは次の式(1),(2)で、
P点の座標Xp ,Ypは次の式(3),(4)で、傾斜
角aは次の式(5)でそれぞれ示される。 D=S/2 …(1)
In FIG. 5, the distance from the point R 1 to the point P 0 is S 1 (S 1 = R 1 P 1 + P 1 P 0 ), and the distance from the point R 2 to the point P 0 is S 2 (S 2 = R 2 P 2 + P 2 P 0 ),
If the distance from the point T to the point P 0 is S, the distance from the point T to the point P is D, the coordinates of the point P are (X p , Y p ), and the inclination angle of the surface U with respect to the surface Q is a, By performing the coordinate analysis of 5, the distance D and the distance S are expressed by the following equations (1) and (2).
The coordinates X p and Y p of the P point are shown by the following equations (3) and (4), and the inclination angle a is shown by the following equation (5). D = S / 2 (1)

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】[0023]

【数2】 [Equation 2]

【0024】[0024]

【数3】 [Equation 3]

【0025】 a=−Xp /Yp …(5) 従って移動ロボット10上に相対座標系を設けると、こ
の相対座標系における反射点Pの座標位置と点Pまでの
距離が算出できる。この実施例においては、超音波の送
信周波数を40kHz とし、送波ビーム幅を20度とした
場合に、最小検出距離0.3mから最大検出距離10.
0mまでの範囲で反射物漂の位置及び距離の算出が可能
である。
A = −X p / Y p (5) Therefore, if a relative coordinate system is provided on the mobile robot 10, the coordinate position of the reflection point P in this relative coordinate system and the distance to the point P can be calculated. In this embodiment, when the ultrasonic transmission frequency is 40 kHz and the transmission beam width is 20 degrees, the minimum detection distance is 0.3 m to the maximum detection distance 10.
It is possible to calculate the position and distance of a drifting object within the range of 0 m.

【0026】図2に示すように移動ロボット10が参照
物標になる壁面と並行して移動する場合には、まず方位
検出センサの検出方位に基づき移動を行なうが、この場
合に右方または左方の物標位置・距離測定部2Aまたは
2Bは、移動ロボット10が前記壁面に並進中の複数位
置において、壁面の反射位置と該反射位置までの距離を
順次測定して、この測定した複数の位置及び距離の情報
を一時記憶する。位置検出演算部5は前記記憶した壁面
の複数の位置及び距離情報とロボットの位置情報とから
壁面の回帰直線をあてはめる。そしてこのあてはめた回
帰直線の方位が実際に存在する壁面の方位と一致しない
場合には、方位検出センサに誤差があるものとして移動
ロボットの方位及び位置データの較正を行なうと共に、
前記回帰直線の方位が実在する壁面の方位と一致するよ
うに移動ロボットの走行制御を行なう。即ち移動ロボッ
トと壁面の間の実際の距離が一定になるように走行制御
を行なう。
When the mobile robot 10 moves in parallel with the wall surface serving as the reference target as shown in FIG. 2, it first moves based on the azimuth detected by the azimuth detection sensor. One of the target position / distance measuring units 2A or 2B sequentially measures the reflection position of the wall surface and the distance to the reflection position at a plurality of positions where the mobile robot 10 is translating to the wall surface, and the measured plurality of positions are measured. Temporarily store information on position and distance. The position detection calculation unit 5 fits the regression line of the wall surface from the stored plural position and distance information of the wall surface and the position information of the robot. If the orientation of the fitted regression line does not match the orientation of the wall surface that actually exists, the orientation detection sensor has an error and the orientation and position data of the mobile robot is calibrated.
The traveling control of the mobile robot is performed so that the direction of the regression line matches the direction of the existing wall surface. That is, the traveling control is performed so that the actual distance between the mobile robot and the wall surface becomes constant.

【0027】図1の方位検出部3は、移動ロボット10
の進行方位を検出する部分であり、例えばジャイロコン
パスや、レートジャイロ等のセンサを用いてロボットの
進行方位を検出する。走行距離検出部4は、移動ロボッ
ト10の走行距離を検出する部分であり、例えば移動ロ
ボット10の動輪に取付けられたエンコーダからの出力
信号を計数することにより走行距離を検出する。位置検
出演算部5は、あらかじめ走行を開始する初期座標位置
が入力され(図示されないキーボード等から入力す
る)、方位検出部3からの方位情報、走行距離検出部4
からの走行距離情報、右方及び左方物標位置・距離測定
部2A及び2Bから参照とする壁面等の位置及び距離情
報がそれぞれ入力されることにより、移動ロボット10
の現在位置を逐次算出する部分である。従って位置検出
演算部5は、例えばCPU、制御プログラムを記憶する
ROM、データを一時記憶するRAM、データの入出力
インタフェース、必要に応じA/D変換器等により構成
することができる。またこの位置検出演算において、前
記参照物標である壁面の位置及び距離情報を得ることに
より、センサからの方位及び走行距離情報に含まれる誤
差を補正して精度の良い位置の算出を行なうのは前記説
明の通りである。
The azimuth detecting section 3 shown in FIG.
Of the robot, for example, a sensor such as a gyro compass or a rate gyro is used to detect the traveling direction of the robot. The traveling distance detection unit 4 is a portion that detects the traveling distance of the mobile robot 10, and detects the traveling distance by counting the output signal from the encoder mounted on the moving wheel of the mobile robot 10, for example. The position detection calculation unit 5 is input with an initial coordinate position to start traveling in advance (input from a keyboard (not shown) or the like), azimuth information from the azimuth detection unit 3, and mileage detection unit 4
By inputting the traveling distance information from the vehicle and the right and left target position / distance measuring units 2A and 2B, respectively, the position and distance information of the wall surface or the like to be referenced, the mobile robot 10
Is a part for sequentially calculating the current position of. Therefore, the position detection calculation unit 5 can be configured by, for example, a CPU, a ROM that stores a control program, a RAM that temporarily stores data, a data input / output interface, and an A / D converter as necessary. Further, in this position detection calculation, by obtaining the position and distance information of the wall surface that is the reference target, it is possible to correct the error included in the azimuth and the traveling distance information from the sensor and calculate the position with high accuracy. As described above.

【0028】図1の障害物回避掃引処理部7は、位置検
出演算部5からの作業領域内の位置情報、前方障害物光
・超音波検出部1からの前方障害物情報、右方及び左方
障害物光・超音波検出部6A及び6Bからの右方及び左
方障害物情報がそれぞれ入力されることにより、障害物
を回避しながら所定作業領域の床面を余すところなく掃
引する計画を生成し、該生成した掃引計画に基づき直
進、停止、旋回等の移動ロボットの走行制御指令を走行
制御部8に出力する。また障害物回避掃引処理部7は、
作業領域について所要の初期情報(例えば形状や大きさ
等)を記憶するメモリや、後述する管理地図用情報メモ
リ及び該メモリ情報処理手段、並びにクローズ領域掃引
及び脱出処理手段等をも含むものである。従って障害物
回避掃引処理部7は、一般にCPU、ROM、RAM及
びデータ入出力インタフェース等によって構成される
が、CPUが高速で情報処理能力に余裕がある場合に
は、位置検出演算部5と障害物回避掃引処理部7を同一
のハードウェアにより構成することができる。
The obstacle avoidance sweep processing unit 7 in FIG. 1 is provided with position information in the work area from the position detection calculation unit 5, front obstacle information from the front obstacle light / ultrasonic wave detection unit 1, right and left sides. By inputting the right and left obstacle information from the obstacle light / ultrasonic wave detectors 6A and 6B, respectively, a plan to sweep the floor surface of a predetermined work area thoroughly while avoiding obstacles is planned. Based on the generated sweeping plan, the control unit 8 outputs traveling control commands for the mobile robot such as straight traveling, stopping, and turning to the traveling control unit 8. In addition, the obstacle avoidance sweep processing unit 7
It also includes a memory for storing necessary initial information (for example, shape and size) for the work area, a management map information memory described later and the memory information processing means, and a closed area sweep and escape processing means. Therefore, the obstacle avoidance sweep processing unit 7 is generally composed of a CPU, a ROM, a RAM, a data input / output interface and the like. The object avoidance sweep processing unit 7 can be configured by the same hardware.

【0029】走行制御部8は、例えば入力される直進、
停止、旋回等の走行制御指令に基づき、実際の走行制御
出力を図示されないロボット移動機構に供給する。
The traveling control unit 8 is, for example, input straight traveling,
An actual traveling control output is supplied to a robot moving mechanism (not shown) based on traveling control commands such as stop and turn.

【0030】本発明による移動ロボットの床面掃引方法
を説明する前に、予備知識として、本発明で使用する用
語である「移動定型パターン」、「スルーパス」及び
「障害物存在領域」等の意味について説明する。図6は
本発明で使用する用語を説明するための図である。同図
の(a)は作業領域が長方形の場合の例を、また同図の
(b)は作業領域が円形の場合の例をそれぞれ示してい
る。
Before explaining the floor sweeping method for a mobile robot according to the present invention, as background information, the meanings of the terms "moving fixed pattern", "through path", "obstacle existing area", etc., which are used in the present invention, are given. Will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the terms used in the present invention. FIG. 7A shows an example in which the work area is rectangular, and FIG. 7B shows an example in the case where the work area is circular.

【0031】まず「移動定型パターン」とは、移動ロボ
ットが掃引する作業領域の形状や障害物の位置等に応じ
て、その作業の効率や安全性を考慮して決められた一定
の好ましき移動パターンである。従って種々の移動パタ
ーンのうちから状況に応じて、最も好ましき移動パター
ンとして選択決定されるものである。具体例として図6
の(a)の長方形の作業領域の場合は、掃引開始位置か
ら長手方向の一辺に並行して直進し、これ以上直進でき
ない位置(旋回境界線または障害物の手前)に到達する
と、ここで停止し、180°旋回して、作業方向に1つ
レーンを移動し、反対方向に直進する。そしてこれ以上
直進できない位置に到達すると、再び停止、180°旋
回、作業方向に1つレーンの移動、反対方向へ直進の移
動パターンを繰返す。この長方形の長手方向に直進し、
その限界点で1レーン移動して反対方向に直進する移動
パターンが、長方形の移動定型パターンである。
First of all, the "moving fixed pattern" means a certain preferable pattern determined in consideration of the efficiency and safety of the work according to the shape of the work area swept by the mobile robot, the position of the obstacle, and the like. It is a movement pattern. Therefore, from among various movement patterns, the movement pattern is selected and determined as the most preferable movement pattern according to the situation. As a specific example, FIG.
In the case of the rectangular work area of (a), it goes straight in parallel with one side in the longitudinal direction from the sweep start position, and stops here when it reaches a position (before the turning boundary line or obstacle) where it cannot go straight any further. Then, turn 180 °, move one lane in the working direction, and go straight in the opposite direction. When it reaches a position where it cannot go straight any further, it repeats the movement pattern of stopping again, turning 180 °, moving one lane in the working direction, and moving straight in the opposite direction. Go straight in the longitudinal direction of this rectangle,
A moving pattern that moves one lane at the limit point and goes straight in the opposite direction is a rectangular moving fixed pattern.

【0032】図6の(b)のように作業領域が円形で且
つ中心に障害物がある場合には、円の最も外側のレーン
に設定された掃引開始位置から所定の半径で円を描くよ
うに移動し、旋回境界線の手前で停止し、180°旋回
して円の中心方向に1つレーンを移動し、前記1レーン
分だけ短くなった半径で反対方向に再び円を描くように
移動するパターンを繰返す。または最初のレーンを移動
して図の旋回境界線の手前で停止したら、円の中心方向
に1つレーンを移動し、前記1レーン分だけ短くなった
半径で同一進行方向に、即ち蚊取り線香のように進行す
るパターンを繰返す。図6の(b)の場合には、上記の
ような移動パターンを移動定型パターンに決めると、走
行中に障害物に遭遇してこれを回避する動作の回数が少
いので作業効能は良い。
When the work area is circular and there is an obstacle in the center as shown in FIG. 6B, a circle is drawn with a predetermined radius from the sweep start position set in the outermost lane of the circle. Move to, stop before the turning boundary, turn 180 °, move one lane toward the center of the circle, and move again to draw a circle in the opposite direction with the radius reduced by one lane. Repeat the pattern. Or, if you move the first lane and stop before the turning boundary in the figure, move one lane toward the center of the circle and move in the same direction with a radius shortened by the one lane, that is, like a mosquito coil. Repeat the pattern that progresses to. In the case of FIG. 6B, if the movement pattern as described above is determined to be the movement fixed pattern, the number of operations for encountering an obstacle during traveling and avoiding it is small, so that the work efficiency is good.

【0033】「スルーパス」(Through pat
h,T.P.と省略する)とは、移動ロボットが前記移
動定型パターンにより移動する場合に、移動ルート上に
障害物が存在せず、あらかじめ決められた所定距離を移
動することができたレーンであると定義する。図6の
(a)では、移動ロボットが一方の旋回境界線の手前か
ら他方の旋回境界線の手前までの直線距離dを移動する
ことができたレーンが「スルーパス」となる。図6の
(b)では、レーン毎にスルーパスの弧長が変るが、#
nのレーンでは移動ロボットが旋回境界線の片側の手前
から反対側の手前までの弧長Ln (n=1,2,3…)
を移動することができたレーンが「スルーパス」とな
る。従って移動ロボットにとって「スルーパス」が得ら
れたということは、移動ルート上に障害物が存在せず、
所定距離を端から端まで移動することができたことを意
味する。
"Through pass"
h, T. P. Is omitted) is defined as a lane that can move a predetermined distance without any obstacle on the moving route when the mobile robot moves according to the moving fixed pattern. .. In FIG. 6A, a lane in which the mobile robot has been able to move a straight line distance d from one turning boundary line to the other turning boundary line is a “through path”. In FIG. 6 (b), the arc length of the through path changes for each lane.
In the n lane, the mobile robot has an arc length L n (n = 1, 2, 3 ...) From one side of the turning boundary line to the other side.
The lane that was able to move is a "through pass". Therefore, for mobile robots, the fact that a "through pass" was obtained means that there are no obstacles on the movement route,
It means that a predetermined distance can be moved from one end to the other.

【0034】次に「障害物存在領域」について説明す
る。いま図6の(a)の作業領域において、移動ロボッ
トが掃引開始位置から前記移動定型パターンによる掃引
を行った場合に、#1レーンから#nレーンまでは連続
して「スルーパス」が得られ、#(n+1)レーンから
#mレーンまでは連続して「スルーパス」が得られず、
#(m+1)で再び「スルーパス」が得られたとする。
この場合には、#1レーンから#nレーンまでは「障害
物不在領域」であり、#(n+1)レーンから#mレー
ンまでを「障害物存在領域」と定義する。そして再び#
(m+1)レーンから「障害物不在領域」に入る。移動
ロボットは、上記掃引動作を行いながら、障害物存在領
域に入る直前のスルーパス(即ち障害物不在領域の最後
のスルーパス)と、障害物存在領域を通過した直後のス
ルーパスとの2つのスルーパスの完成を検出し、これを
記憶して、この2つのスルーパスに挾まれた領域を「障
害物存在領域」として認識するようにしている。
Next, the "obstacle existing area" will be described. Now, in the work area of FIG. 6A, when the mobile robot sweeps from the sweep start position according to the moving fixed pattern, the “through path” is continuously obtained from the # 1 lane to the #n lane, From the # (n + 1) lane to the #m lane, "through pass" cannot be obtained continuously,
It is assumed that the "through pass" is obtained again at # (m + 1).
In this case, the # 1 lane to the #n lane is the “obstacle absent area”, and the # (n + 1) lane to the #m lane is defined as the “obstacle existing area”. And again #
Enter the "obstacle free area" from the (m + 1) lane. The mobile robot completes two through paths while performing the above-mentioned sweep operation, a through path immediately before entering the obstacle existing area (that is, the last through path in the obstacle missing area) and a through path immediately after passing through the obstacle existing area. Is detected and stored, and the area sandwiched between these two through paths is recognized as the “obstacle existing area”.

【0035】図7は本発明による移動ロボットの床面掃
引方法を説明するための図である。この図の例において
は、作業領域は図6の(a)と同様に長方形であり、上
下の壁面と左右の旋回境界線に囲まれた領域が移動ロボ
ット10の作業領域になっている。この作業領域につい
ての所要情報、例えば作業領域の形状、大きさ(形状が
長方形の場合は、縦、横の距離)、方位、左右の旋回境
界線の位置、ロボットの掃引開始位置、上下が壁面であ
る等のデータは、あらかじめ図示されないキーボード等
から移動ロボット10内に入力され、前記所要情報は位
置検出演算部5及び障害物掃引処理部7にそれぞれ記憶
されている。
FIG. 7 is a view for explaining a floor sweep method for a mobile robot according to the present invention. In the example of this figure, the work area is a rectangle as in FIG. 6A, and the area surrounded by the upper and lower wall surfaces and the left and right turning boundary lines is the work area of the mobile robot 10. Required information about this work area, such as the shape and size of the work area (in the case of a rectangular shape, vertical and horizontal distances), azimuth, position of the left and right turning boundaries, the sweep start position of the robot, and the upper and lower walls. The data such as is input to the mobile robot 10 from a keyboard (not shown) or the like in advance, and the required information is stored in the position detection calculation unit 5 and the obstacle sweep processing unit 7, respectively.

【0036】しかしながら、この作業領域内の、どの位
置に、どのような形状の障害物が、いくつ存在するかと
いう障害物または障害物群についての情報は、移動ロボ
ット10には全く与えられていない。従って移動ロボッ
ト10は床面を掃引し作業を行ないながら、常に自分の
廻りのデータを収集して、障害物を検出し、これを回避
しながら掃引し、与えられた作業領域は余す所なく、且
つ重複する所なく床面作業を行なうものである。この移
動ロボット10が自分の廻りのデータを収集できるよう
に、移動ロボット10は図1で説明したように前方、右
方及び左方の3方向に物標の検出及び距離測定手段を備
えている。
However, the mobile robot 10 is not provided with any information about obstacles or obstacle groups such as at what position and in what shape and how many obstacles exist in this work area. .. Therefore, the mobile robot 10 sweeps the floor surface while performing work, always collects data around itself, detects obstacles, and sweeps while avoiding them, and the given work area is not exhausted. In addition, floor work is performed without duplication. In order for the mobile robot 10 to collect data around it, the mobile robot 10 is equipped with target detection and distance measurement means in the three directions of front, right and left as described with reference to FIG. ..

【0037】図7の作業領域の場合には、移動ロボット
10は図6の(a)で説明した移動定型パターンにより
掃引を行なう。即ち移動ロボット10は作業領域の上部
の左側旋回境界線の近傍に設定された掃引開始位置から
上部の壁面に並行に直進し、右側旋回境界線の手前で停
止し、ここで180度旋回して作業方向に1つ先のレー
ンに移動し、今度は逆方向に直進する移動パターンを繰
返す。この例の場合は、上部壁面から下部壁面に向かう
方向(2次元座標のY軸の負方向)が移動ロボットの作
業方向になる。またここでレーンとは横幅が移動ロボッ
トの作業幅に等しい通路を意味する。
In the case of the work area shown in FIG. 7, the mobile robot 10 sweeps according to the moving standard pattern described with reference to FIG. That is, the mobile robot 10 goes straight in parallel with the upper wall surface from the sweep start position set near the upper left turning boundary line, stops before the right turning boundary line, and turns 180 degrees here. It moves to the lane one direction ahead in the work direction, and this time repeats the movement pattern of going straight in the opposite direction. In the case of this example, the direction from the upper wall surface to the lower wall surface (the negative direction of the Y axis of the two-dimensional coordinate) is the working direction of the mobile robot. The lane means a passage whose width is equal to the working width of the mobile robot.

【0038】図7の例においては、移動ロボット10は
掃引開始後、#1レーンから#3レーンまでは連続して
スルーパスが得られ、#4レーンから#7レーンまでは
連続してスルーパスが得られず、#8レーンで再びスル
ーパスが得られている。そして#3レーンにおいて障害
物存在領域直前のスルーパス(a)が得られ、#8レー
ンにおいて障害物存在領域直後のスルーパス(b)が得
られるから、この2つのスルーパス(a)及び(b)に
より前後を狭まれた領域が障害物存在領域Bになる。ま
た障害物不在領域は図のAとCになる。
In the example of FIG. 7, after starting the sweep, the mobile robot 10 continuously obtains through paths from # 1 lane to # 3 lane and continuously obtains through paths from # 4 lane to # 7 lane. No, and the through pass was obtained again in lane # 8. Since the through path (a) immediately before the obstacle existing area is obtained in the # 3 lane and the through path (b) immediately after the obstacle existing area is obtained in the # 8 lane, the two through paths (a) and (b) are used. The area narrowed in the front and back becomes an obstacle existing area B. In addition, the obstacle-free areas are A and C in the figure.

【0039】次に本発明に係る移動ロボット10が床面
を掃引し作業を行ないながら、常に自分の廻りのデータ
を収集する動作について説明する。図1で説明したよう
に本発明に係る移動ロボット10は、自己の前面及び両
側面に物標の検出センサを備えており、その検出範囲か
ら、障害物がロボットの前方に現れ、ロボットの行く手
を阻む状態になる以前に、数回はその物体の一表面を観
測することができる。これはこれらの検出センサが、停
止観測では物体表面の一点しか測定できないので、ロボ
ットが移動中に物体の一表面を観測する毎に、その情報
を例えば作業領域を細分化した管理地図(図10及び図
11において説明する)を示すメモリに逐次記憶してお
くようにすれば、障害物の検出漏れの確率を一層減少さ
せると共に、種々の場所から障害物を観測した情報から
かなり障害物の形状を知ることができる。従って移動ロ
ボット10は、図7の障害物不在領域Aを掃引しなが
ら、先見的情報として障害物の存在及び大体の位置情報
を得ることができる。
Next, the operation of the mobile robot 10 according to the present invention for constantly collecting data around it while sweeping the floor surface and performing the work will be described. As described with reference to FIG. 1, the mobile robot 10 according to the present invention includes target detection sensors on its front surface and both side surfaces. The surface of the object can be observed several times before the obstacle is blocked. This is because these detection sensors can measure only one point on the surface of the object in stationary observation, so that each time the robot observes one surface of the object while moving, its information is divided into, for example, a work map (Fig. 10). And described in FIG. 11), the probability of failure to detect an obstacle can be further reduced, and the shape of the obstacle can be considerably estimated from the information obtained by observing the obstacle from various locations. Can know. Therefore, the mobile robot 10 can obtain the presence and approximate position information of the obstacle as the a priori information while sweeping the obstacle-free area A of FIG. 7.

【0040】移動ロボット10が図7の障害物存在領域
Bに入ったことを実際に確認するのは、自己の前面に障
害物が存在することを検出し、障害物の前面で停止し、
回避動作(進行方向を180度旋回して作業方向に1つ
先のレーンに移動し、逆方向に直進する動作)を要する
ときである。上記回避動作の詳細は図9により説明す
る。この場合に、図7の障害物存在領域直前のスルーパ
ス(a)は、このスルーパス(a)までは障害物不在領
域Aであるが、次のレーンから障害物存在領域Bに入る
境界を示すものであり、移動ロボット10はこのスルー
パス(a)を記憶しておく。
The actual confirmation that the mobile robot 10 has entered the obstacle existing area B in FIG. 7 is to detect the presence of an obstacle in front of itself and to stop at the front of the obstacle.
This is the time when the avoidance operation (the operation of turning 180 degrees in the traveling direction, moving to the lane ahead in the working direction, and moving straight in the opposite direction) is required. Details of the avoidance operation will be described with reference to FIG. In this case, the through path (a) immediately before the obstacle existing area in FIG. 7 is the obstacle absent area A up to this through path (a), but indicates the boundary entering the obstacle existing area B from the next lane. The mobile robot 10 stores the through path (a).

【0041】図7の障害物存在領域Bでは、移動ロボッ
ト10は右側の旋回境界線と障害物の手前の領域を、図
7の矢印で示す移動パータンで掃引し、床面作業をしな
がらロボット廻りのデータ収集を行う。そして移動ロボ
ット10は、障害物存在領域直後のスルーパス(b)が
得られると、このスルーパス(b)から障害物不在領域
Cに入ったこと、並びにこのスルーパス(b)の1つ前
のレーンまでが障害物存在領域Bであることを認識す
る。このように移動ロボット10は、障害物存在領域直
前のスルーパス(a)と、障害物存在領域を通過した直
後のスルーパス(b)を検出し、この2つのスルーパス
(a)及び(b)により挾み込まれた領域を障害物存在
領域(ここで障害物は複数の障害物群でもよい)として
認識する。
In the obstacle existing area B in FIG. 7, the mobile robot 10 sweeps the right turning boundary and the area in front of the obstacle with the moving pattern shown by the arrow in FIG. Collect data around you. Then, when the through path (b) immediately after the obstacle existing area is obtained, the mobile robot 10 has entered the obstacle absent area C from this through path (b) to the lane immediately before this through path (b). Is the obstacle existing area B. In this way, the mobile robot 10 detects the through path (a) immediately before the obstacle existing area and the through path (b) immediately after passing through the obstacle existing area, and is sandwiched by these two through paths (a) and (b). The embedded area is recognized as an obstacle existing area (here, the obstacle may be a plurality of obstacle groups).

【0042】移動ロボット10は障害物存在領域直後の
スルーパス(b)を検出すると、1つ前のレーンで障害
物存在領域Bが終了したことを認識し、左側旋回境界線
の手前で停止すると、ここで180度旋回して、作業方
向と反対方向に戻るように、即ち1つ前のレーンに戻る
ように移動し、この障害物存在領域B内の未作業領域を
掃引し、床面作業とロボット廻りのデータ収集を行な
う。このロボット廻りのデータ収集を常に行なうことに
より、障害物を種々の側面から観察し、回避動作のみな
らず、与えられた作業領域を余すところなく、且つ重複
するところなく床面作業を行なうための掃引を行なうこ
とができる。
When the mobile robot 10 detects the through path (b) immediately after the obstacle existing area, it recognizes that the obstacle existing area B has ended in the previous lane, and stops before the left turning boundary line. Here, it turns 180 degrees and moves so as to return to the direction opposite to the working direction, that is, to return to the previous lane, sweep the unworked area in this obstacle existing area B, and perform the floor work. Collect data around the robot. By constantly collecting data around the robot, it is possible to observe obstacles from various sides and perform not only avoidance motions but also work areas given, and floor work without duplication. Sweep can be performed.

【0043】図8は本発明に係る移動ロボットの床面掃
引方法の処理順序を示すフローチャートである。図7を
参照し、図8のフローチャートを説明する。図8のステ
ップS1では、移動ロボット10は、例えば図7の掃引
開始位置から上部壁面に並行に、床面作業とロボット廻
り(前方、右方及び左方)の物標(例えば壁面)または
障害物のデータ収集を行ないながら直進する。ステップ
S2では、移動ロボットの前方で旋回境界線に至るまで
に障害物を検出したかを判別し、障害物を検出しない場
合にはステップS3に移り、障害物を検出した場合には
ステップS5に移る。ステップS3では、移動ロボット
10は所定の旋回境界線の手前まで走行し、スルーパス
を完成すると、ここで停止し、180度旋回して作業方
向に1レーン移動する。そして次のステップS4に移
る。ステップS4では、すべての作業領域の作業を完了
したかの判別を行ない、完了しない場合は再びステップ
S1に戻り、完了した場合は掃引を終了する。
FIG. 8 is a flow chart showing the processing sequence of the floor sweep method for the mobile robot according to the present invention. The flowchart of FIG. 8 will be described with reference to FIG. 7. In step S1 of FIG. 8, the mobile robot 10 operates, for example, in parallel with the upper wall surface from the sweep start position of FIG. 7, floor work and a target (for example, wall surface) or obstacle around the robot (forward, right, and left) or obstacles. Go straight while collecting data on objects. In step S2, it is determined whether or not an obstacle is detected in front of the mobile robot before reaching the turning boundary line. If no obstacle is detected, the process proceeds to step S3, and if an obstacle is detected, the process proceeds to step S5. Move. In step S3, the mobile robot 10 travels to a position before a predetermined turning boundary line, completes the through path, stops there, turns 180 degrees, and moves one lane in the working direction. Then, the process proceeds to the next step S4. In step S4, it is determined whether the work in all the work areas has been completed, and if not completed, the process returns to step S1 again, and if completed, the sweep ends.

【0044】ステップS5では、ロボットの前方に障害
物が検出された場合なので、前回完成したスルーパスを
障害物存在領域直前のスルーパスとして認識し記憶す
る。そしてステップS6に移る。ステップS6では、移
動ロボット10は検出した障害物の手前で停止し、障害
物の回避動作を行なう。ステップS7では、障害物の回
避動作を終えた移動ロボット10は、再び作業及びロボ
ット廻りのデータ収集をしながら直進する。ステップS
8では、障害物存在領域直後のスルーパスが完成したか
を判別する。この直後のスルーパスが完成しない場合は
ステップS6に戻り、完成した場合はステップS9に移
る。
In step S5, since an obstacle is detected in front of the robot, the previously completed through path is recognized and stored as the through path immediately before the obstacle existing area. Then, the process proceeds to step S6. In step S6, the mobile robot 10 stops before the detected obstacle and performs an obstacle avoiding operation. In step S7, the mobile robot 10, which has completed the obstacle avoidance operation, moves straight while again performing work and collecting data around the robot. Step S
At 8, it is determined whether the through path immediately after the obstacle existing area is completed. If the through pass immediately after this is not completed, the process returns to step S6, and if completed, the process proceeds to step S9.

【0045】ステップS9では、前記直前及び直後の2
つのスルーパスにより狭まれ障害物回避動作を要する障
害物存在領域を認識する。ステップS10では、障害物
存在領域内に作業未完了領域を発見したかの判別を行な
い、発見した場合はステップS11に移り、発見しない
場合はステップS4に戻る。ステップS11では、作業
未完了領域内の作業及びロボット廻りのデータ収集をし
ながら移動する。そしてステップS9に戻る。そしてす
べての作業領域を余すところなく、且つ重複することな
く作業を完了すると、ステップS10及びS4を経由し
て掃引を終了する。
In step S9, 2 immediately before and immediately after
Recognize an obstacle existing area that is narrowed by two through paths and requires obstacle avoidance operation. In step S10, it is determined whether or not a work incomplete area has been found in the obstacle existing area. If found, the operation proceeds to step S11. If not found, the operation returns to step S4. In step S11, the robot moves while collecting the work in the work incomplete area and the data around the robot. Then, the process returns to step S9. When the work is completed without leaving all the work areas and without overlapping, the sweep is ended via steps S10 and S4.

【0046】本発明に係る移動ロボットの床面掃引方法
は、図8で説明したように、障害物存在領域直前及び直
後の2つのスルーパス(以下第1のT.P.及び第2の
T.P.と称す)の検索と、検出した障害物を回避して
作業を行なう方法が重要であり、以下これらの動作につ
いて詳細に説明する。まず第2のT.P.を探す場合に
おいては、特にロボットの前面センサに注意を集中し
て、進行方向の前方近くに障害物を発見したら回避を行
うものとする。ただし、ロボットが既に完成した第1の
T.P.の開始点側(図7では左側)の旋回境界線を目
指している時に障害物を発見した場合は、必ず障害物を
回避し、反対側(第1のT.P.の終了点側)の旋回境
界線まで達するようにするという行動方式にする。これ
により、第2のT.P.検索後に作業を完了した領域
が、点在することなく一方の旋回境界線側(図7では右
側)に集まっている形になる。また、この方式は第2の
T.P.検索終了後に残った領域を作業する時にも、基
本的に同じ行動を行えば良いので非常に簡単な定型行動
であると言える。下記の表1は本発明による移動ロボッ
トの障害物回避行動パターンを分類した表であり、図9
は本発明に係る移動ロボットの障害物回避例を説明する
図である。
The floor sweep method for a mobile robot according to the present invention, as described with reference to FIG. 8, has two through paths (hereinafter referred to as a first T.P. and a second T.P. (Referred to as P.) and a method of performing work while avoiding detected obstacles are important. These operations will be described in detail below. First, the second T.S. P. In the case of searching for, an attention should be paid especially to the front sensor of the robot, and avoidance is performed when an obstacle is found near the front of the traveling direction. However, the first T.S. P. If an obstacle is found while aiming at the turning boundary line on the starting point side (left side in FIG. 7) of the vehicle, avoid the obstacle without fail and check the opposite side (end point side of the first TP). The action method is to reach the turning boundary. As a result, the second T.S. P. The areas where the work is completed after the search are gathered on one turning boundary line side (the right side in FIG. 7) without being scattered. In addition, this method is based on the second T.264 standard. P. It can be said that this is a very simple routine action, since basically the same action may be performed when working on the area remaining after the search. Table 1 below is a table in which obstacle avoidance behavior patterns of the mobile robot according to the present invention are classified.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of obstacle avoidance of the mobile robot according to the present invention.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】移動ロボット10の障害物回避行動パター
ンは、ロボットの進行方向や障害物の属性により表1の
ように分類される。 A.ロボットが既に完成した第1のT.P.の進行方向
と逆方向に進行している場合 (a)この場合には、ロボットは必ず第1のT.P.の
終了点側に行かなければならないので、表1の行動パタ
ーンaに記載の旋回行動を行なう。この場合の旋回例を
図9の(a)に示す。
The obstacle avoidance behavior patterns of the mobile robot 10 are classified as shown in Table 1 according to the moving direction of the robot and the attribute of the obstacle. A. The first T.O. P. (A) In this case, the robot is always in the first T.S. P. Therefore, the turning action described in the action pattern a in Table 1 is performed. An example of turning in this case is shown in FIG.

【0049】B.ロボットが既に完成した第1のT.
P.の進行方向と同じ方向に進行している場合。この場
合はさらに次の(b)〜(e)に分類される。 (b)作業領域の旋回境界線から十分に離れて障害物が
存在している場合 この場合は、旋回境界線から十分に離れているので、障
害物の裏側は第1のT.P.の終了地点までの間におい
て、十分に作業できるだけの領域が存在しているので、
表1の行動パターンbに記載のように、1つ前のレーン
への回避を行い障害物の裏側の作業を行なう。このk=
k−1レーンへの回避例を図9の(b)に示す。 (c)壁に接した長い障害物が存在している場合 この場合は、ロボットの停止している地点より、出発点
とは逆の旋回境界線までに存在している障害物の情報が
少ない。そこで、表1の行動パターンcに記載したよう
に、レーンチェンジを行って1つ先のレーンへ移動し、
強引に奥まで入るようにする。その後ロボットは、18
0度旋回を行い第1のT.P.の進行方向とは逆の方向
に直進する。このレーンチェンジの場合の回避例を図9
の(c)に示す。
B. The first T.O.
P. If you are traveling in the same direction as. In this case, it is further classified into the following (b) to (e). (B) When an obstacle exists sufficiently away from the turning boundary line of the work area In this case, since the obstacle is sufficiently far from the turning boundary line, the back side of the obstacle is located on the first T.I. P. Since there is a sufficient area for work up to the end point of,
As described in the behavior pattern b in Table 1, avoiding the preceding lane and performing the work on the back side of the obstacle. This k =
An example of avoiding the k-1 lane is shown in FIG. (C) When there is a long obstacle in contact with the wall In this case, there is less information about the obstacle existing up to the turning boundary line opposite to the starting point than the point where the robot is stopped. .. Therefore, as described in behavior pattern c in Table 1, change lanes to move to the next lane,
Try to push it all the way in. Then the robot
The first T.S. P. Go straight in the direction opposite to the direction of travel. Figure 9 shows an example of how to avoid this lane change.
(C).

【0050】 (d)壁に接した短い障害物を発見した場合 この場合は、ロボットが出発点とは逆の旋回境界線まで
無理に到達しなくとも、またその間にある障害物の情報
を得なくとも、以後のロボットの行動に関して余り影響
が無いので、表1の行動パターンdに記載したように、
その地点で180度旋回を行なう。この場合の回避例を
図9の(d)に示す。 (e)廻りを障害物で囲まれてしまいT.P.の発見の
可能性が困難である場合 この場合は、クローズ領域に陥ったことにし、表1の行
動パターンeに記載したように、必ず第1のT.P.
か、または第2のT.P.か、どちらか近い方のT.
P.に移動して、そのクローズ領域から脱出することに
する。このクローズ領域の例を図9の(e)に示す。ま
たこのクローズ領域からの脱出方法は図14において説
明する。
(D) When a short obstacle in contact with the wall is found In this case, even if the robot does not forcibly reach the turning boundary line opposite to the starting point, information on obstacles between them is obtained. Even if it does not have much influence on the behavior of the robot thereafter, as described in the behavior pattern d of Table 1,
At that point, make a 180 degree turn. An example of avoidance in this case is shown in FIG. (E) The surrounding area is surrounded by obstacles. P. In the case where it is difficult to find the T.s., in this case, it is decided that the user has fallen into the closed region, and as described in the behavior pattern e in Table 1, the first T.S. P.
Or the second T.I. P. Or the T.
P. Go to and decide to escape from the closed area. An example of this closed area is shown in FIG. A method of escaping from this closed area will be described with reference to FIG.

【0051】本発明においては、前記第1及び第2の
T.P.や、それによる障害物存在領域を認識する情報
処理法として、障害物回避掃引処理部7内のメモリに、
作業領域全体を碁盤の目のように細分化した各セルにそ
れぞれ対応する管理地図用情報メモリを設け、この各セ
ルに対応するメモリに領域の情報を書込み、障害物の存
在領域や、作業状態を管理できるようにした。下記の表
2は前記管理地図の各セルに付与するインデックス例を
示している。
In the present invention, the first and second T.S. P. Alternatively, as an information processing method for recognizing the obstacle existing area by the above, in the memory in the obstacle avoidance sweep processing unit 7,
A management map information memory corresponding to each cell is created by dividing the entire work area into a grid pattern, and the area information is written in the memory corresponding to each cell, and the area where obstacles exist and the work state I was able to manage. Table 2 below shows an example of an index assigned to each cell of the management map.

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】表2に示したインデックスデータは、その
データ値“0”〜“5”により対応する前記各セルの状
態を示すものである。そして移動ロボット10内の障害
物回避掃引処理部7は、位置検出演算部5が逐次演算す
る作業中のロボットの位置と、前面及び両側面の各セン
サ系によって検出されたロボットと障害物との距離及び
方向を参考にして、障害物の位置を計算し、そのデータ
をもとに管理地図の該当セルにインデックスデータを書
き込む。また、各々のセルのインデックスデータは、さ
らにその後のロボットの移動によって得られる新規のデ
ータに基づき、書き換え、更新される。しかし、センサ
系の誤差などによって、障害物が実際には存在している
のに障害物がないと判断して旋回をする様な場合が考え
られ、この場合は非常に危険である。したがって、ロボ
ットの安全性を考えて、下記の表3、表4のように、
「書換の出来る場合」と、「書換の出来ない場合」を設
けた。
The index data shown in Table 2 indicates the state of each cell corresponding to the data value "0" to "5". Then, the obstacle avoidance sweep processing unit 7 in the mobile robot 10 detects the position of the robot in operation, which is sequentially calculated by the position detection calculation unit 5, and the robot and the obstacle detected by the front and side sensor systems. The position of the obstacle is calculated with reference to the distance and the direction, and the index data is written in the corresponding cell of the management map based on the data. Moreover, the index data of each cell is rewritten and updated based on new data obtained by the subsequent movement of the robot. However, due to an error in the sensor system or the like, there may be a case where an obstacle is actually present but it is judged that there is no obstacle, and the vehicle turns, which is very dangerous. Therefore, considering the safety of the robot, as shown in Tables 3 and 4 below,
"When rewriting is possible" and "When rewriting is not possible" are provided.

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】[0055]

【表4】 [Table 4]

【0056】以上のような法則を設けて作業領域を作業
しながら、管理地図の更新を行なって行くと、作業の進
行につれて次第に情報精度の良い管理地図が完成され
る。
When the management map is updated while working in the work area according to the above rules, the management map with good information accuracy is gradually completed as the work progresses.

【0057】図10及び図11は、それぞれ移動ロボッ
トの走行位置と本発明の管理地図の例1及び例2を示す
図である。図10の(a)ではロボットが第1のT.
P.を走行中であり、同図の(b)では管理地図に障害
物の上面の情報のみが書込まれた状態を示している。図
11の(a)ではロボットが第2のT.P.を走行中で
あり、同図の(b)では管理地図に障害物の周囲全面の
情報が書込まれた状態を示している。図10及び図11
からもわかるように作業領域に点在している障害物を回
避し、しかも残った領域を作業するために、前記第1及
び第2の2つのT.P.で障害物を挾む方法は障害物の
輪郭を掴み易い。従ってレーンを移動する際にもし廻り
に障害物が存在して移動不可能であっても、どれだけ後
退すれば障害物に衝突しないでレーンを移動できるかが
わかる。また、第2のT.P.検索後に未作業領域がで
れだけ存在し、どのように作業すれば効率よくかつ安全
に出来るかが、簡単に計算出来る利点がある。
FIG. 10 and FIG. 11 are views showing the traveling position of the mobile robot and Examples 1 and 2 of the management map of the present invention, respectively. In FIG. 10A, the robot is the first T.S.
P. (B) of the figure shows a state in which only the information on the upper surface of the obstacle is written on the management map. In FIG. 11A, the robot is the second T.S. P. (B) in the figure shows a state in which information about the entire area around the obstacle is written on the management map. 10 and 11
As can be seen from the above, in order to avoid the obstacles scattered in the work area and to work the remaining area, the first and second two T.S.T. P. The method of grasping an obstacle with is easy to grasp the contour of the obstacle. Therefore, when moving the lane, even if there are obstacles around it and it is impossible to move, it is possible to know how far back it can move the lane without colliding with the obstacle. In addition, the second T.S. P. There is a lot of unworked area after the search, and there is an advantage that you can easily calculate how to work efficiently and safely.

【0058】次に第1及び第2のT.P.が完成され、
ロボットの作業方向(2次元座標のY軸方向)について
障害物存在領域が挾まれた後の、残った未作業領域の作
業方法について説明する。未作業領域の作業計画を立案
するために、障害物回避掃引処理部7は未作業領域をロ
ボットの掃引方向(2次元座標のX軸方向)について、
障害物の存在するブロックと障害物の存在しないブロッ
クとに分けて考える。すなわち、第2のT.P.発見
後、ロボットの持っている管理地図情報より、領域全体
を作業方向に投影し、第1のT.P.と第2のT.P.
の間で、障害物の存在するブロック(ブロック1)、障
害物の存在しないブロック(ブロック2)、T.P.検
索中に作業の終了したブロック(ブロック3)との3つ
に分け、それぞれのブロックが、ロボットの進行方向に
対してどこまで続いているかを計算する。図12は、図
11の(b)に示した管理地図における未作業領域のブ
ロック分類例を示す図である。同図のように未作業領域
のブロック分類が行なわれた後に、それらのブロックを
第1のT.P.の出発点側の旋回境界線より1ブロック
づつ作業を行うようにする。
Next, the first and second T.S. P. Is completed,
A method of working the remaining unworked area after the obstacle existing area is sandwiched in the work direction of the robot (Y-axis direction of the two-dimensional coordinate) will be described. In order to create a work plan for the unworked area, the obstacle avoidance sweep processing unit 7 sets the unworked area in the robot sweep direction (two-dimensional coordinate X-axis direction) as follows.
Consider the blocks with obstacles and the blocks without obstacles separately. That is, the second T.S. P. After the discovery, the entire area is projected in the work direction from the management map information held by the robot, and the first T.S. P. And the second T.S. P.
Between them, a block with an obstacle (block 1), a block without an obstacle (block 2), T.I. P. During the search, the work is divided into three blocks (block 3) where the work is completed, and the extent to which each block continues in the moving direction of the robot is calculated. FIG. 12 is a diagram showing an example of block classification of unworked areas in the management map shown in FIG. After the blocks of the unworked area are classified as shown in FIG. P. Work should be performed block by block from the turning boundary line on the starting point side.

【0059】ブロック分け後の作業は、次のような方式
にする。基本的には、ある1つの障害物が存在しないブ
ロックを中心に考えるが、ブロックを効率よく作業する
ために、ロボットが障害物により行く手を阻まれたり、
すでに作業の終了している地点まで到達するまで、レー
ンを変えずに作業を続け、そのブロックに隣接している
他のブロックをも、作業するようにする。レーンを変え
た後に障害物を発見したならば、第2のT.P.検索中
に定めた障害物の属性を判断して次の行動に移る。
The work after dividing the blocks is performed in the following manner. Basically, we focus on a block that does not have a certain obstacle, but in order to work efficiently on the block, the robot is blocked by the obstacle,
Continue to work without changing lanes until you reach the point where the work has already been completed, so that other blocks adjacent to that block will also work. If an obstacle is found after changing lanes, the second T.S. P. Determine the attribute of the obstacle defined during the search and move to the next action.

【0060】図13は本発明に係る第2のT.P.検索
後に残った未作業領域の作業順序例を示す図であり、同
図によれば、第2のT.P.検索中に作業の終了したブ
ロックである作業領域の右側のブロックから、中央のブ
ロックである次の作業ブロックの作業に移り、さらに別
の障害物により左側のブロックである新作業ブロックに
移行する作業順序の例が示される。この移動方式によっ
て、ある1つの障害物が存在しないブロックの作業が終
了したならば、安全な通路である第1または第2のT.
P.のどちらかを通って次の障害物が存在しないブロッ
クへ移動し、そこの作業に移る。これらの動作を繰り返
すことによって、第2のT.P.検索後に残った領域を
全て作業するようにし、その領域の作業が全て終了した
ならば、新規の領域のレーンに移動し、この領域で新規
の第1及び第2のT.P.検索を行ないながら作業を行
なう。
FIG. 13 shows the second T.S. P. It is a figure which shows the example of the work order of the unworked area remaining after the search, and according to the figure, 2nd T. P. Work that moves from the block on the right side of the work area, which is the block where the work is completed during the search, to the work of the next work block, which is the center block, and then moves to the new work block, which is the block on the left side, due to another obstacle An example sequence is shown. By this moving method, when the work of a block where one obstacle is not present is completed, the safe passage of the first or second T.I.
P. Move to the next block where there is no obstacle, and move to the work there. By repeating these operations, the second T.S. P. All the areas remaining after the search are made to work, and when the work of all the areas is completed, the lane of the new area is moved to and new first and second T.S.T. P. Work while doing a search.

【0061】次にクローズ領域の作業方法について説明
する。これまでの説明においては、ロボットが、迷路に
陥らないという前提で話を進めてきたが、実際には、例
えば図9の(e)に示されるようなコの字形の障害物が
存在している場合に、作業方向が一定であるために迷路
に陥る可能性がある。この場合、ロボットは、出来るだ
け安全に、その領域の多くの部分を作業して、しかも、
その領域から出来るだけ簡単に脱出できなければならな
い。この迷路からの脱出は次の方式により行なう。ロボ
ットが第2のT.P.検索時であれば、第1のT.P.
の進行方向と逆方向に、また第2のT.P.検索後であ
れば、第2のT.P.の進行方向と逆方向にそれぞれ進
行している場合において、障害物もしくは、旋回境界線
のために、ロボットが停止したとする。そのときに、ロ
ボットが停止している地点から、後方を図12で説明し
たブロック分類と同じ方法で作業領域を判断する。そし
てロボット停止位置から、旋回境界線まで全てが、障害
物の存在している領域であると判断した場合には、クロ
ーズ領域に陥ったものとしてクローズ領域の作業方法に
移る。
Next, a method of working the closed area will be described. In the description so far, the discussion has been made on the assumption that the robot does not fall into the maze, but in reality, for example, a U-shaped obstacle as shown in (e) of FIG. 9 exists. If you do, you may fall into a maze because the work direction is constant. In this case, the robot is working as safely as possible in many parts of its area, and
You must be able to escape from the area as easily as possible. Escape from this maze is done by the following method. The robot is the second T.S. P. When searching, the first T.S. P.
In the direction opposite to the traveling direction of the second T. P. After the search, the second T.S. P. It is assumed that the robot has stopped due to an obstacle or a turning boundary when the robot is traveling in the opposite direction to the traveling direction of the robot. At that time, the work area is judged from the point where the robot is stopped in the backward direction by the same method as the block classification described in FIG. Then, when it is determined that the entire area from the robot stop position to the turning boundary line is the area where the obstacle exists, it is determined that the area has fallen into the closed area, and the operation method of the closed area is started.

【0062】図14はクローズ領域例と本発明による掃
引方法を説明する図であり、同図によりクローズ領域の
作業方法を説明する。図14においては、移動ロボット
10は#1レーンの左端から右端に作業を終え、#2レ
ーンに移り右端から左端に進行中に前面にコの字形の障
害物と遭遇する。このコの字形の障害物によりクローズ
領域と判断して、コの字形の一番奥までロボットが旋回
できる領域が続いている領域(旋回可能領域)とその中
心線を探し、その旋回可能領域の中心線まで後退し、次
の#3レーンに移動する。この移動後の#3レーンを旋
回可能領域の中心線から前進して作業し、障害物もしく
は、旋回境界線に達したら、旋回可能領域の中心線まで
後退し、同じレーンにおいて180度旋回をして、いま
までと逆の方向へ、同様に作業できるところまで前進
し、その後、旋回可能領域の中心線まで後退し、次の#
4レーンに移る。このようにして#5レーンで旋回可能
領域の中心線から障害物までの作業を終えて後退する
と、もはや逆方向に進むことも、さらに奥に入ることも
できない、旋回不能地点に達したことになるので、ここ
でこの領域から脱出する。
FIG. 14 is a diagram for explaining an example of the closed region and the sweep method according to the present invention. The working method for the closed region will be described with reference to FIG. In FIG. 14, the mobile robot 10 finishes work from the left end to the right end of the # 1 lane, moves to the # 2 lane, and encounters a U-shaped obstacle in front while proceeding from the right end to the left end. The U-shaped obstacle determines that it is a closed region, and the region where the robot can turn to the deepest end of the U-shape (turnable region) and its center line are searched for, and the turnable region's Retreat to the center line and move to the next # 3 lane. Work on # 3 lane after this movement by moving forward from the center line of the turnable area, and when reaching an obstacle or turning boundary line, move backward to the center line of the turnable area and turn 180 degrees in the same lane. In the opposite direction, move forward until you can work in the same way, and then move backward to the center line of the turnable area, then
Move to 4 lanes. In this way, after finishing the work from the center line of the turnable area to the obstacle in the # 5 lane and retreating, it has reached an unturnable point where it can no longer go in the opposite direction or go further So I will escape from this area here.

【0063】この脱出法は図14の破線で示すように、
旋回可能領域の中心線を作業方向とは逆方向に#1レー
ンまで、即ちクローズ領域を判断した領域から脱出する
まで移動し、この#1レーン上を最初に通った方向と逆
の方向に進行し、第2のT.P.検索中であればそのま
ま検索動作に戻り、第2のT.P.検索後であればクロ
ーズ領域に陥る前に作業を行った障害物の存在しない領
域に移る。ただしクローズ領域脱出後、その領域の裏側
に、さらにクローズ領域が存在する可能性があるが、こ
の領域に陥ったならば、脱出時において、安全に第1ま
たは第2のT.P.まで移動できない可能性があるの
で、クローズ領域の存在する領域においては、脱出中は
レーンを変えないようにし、その領域以外のところまで
後退しレーンを変えるようにする。この方式によって、
ロボットは、クローズ領域内においてさらに迷路に陥る
ことが無く効率良く作業ができ、しかも、いつでもその
領域から脱出することが可能である。
This escape method is as shown by the broken line in FIG.
Move the center line of the turnable area in the direction opposite to the working direction to the # 1 lane, that is, until you escape from the area where the closed area is judged, and proceed in the direction opposite to the direction that first passed on this # 1 lane. The second T.I. P. If the second T.S. P. If it is after the search, move to the area where there is no obstacle that has been worked before falling into the closed area. However, after exiting the closed area, there may be a further closed area on the back side of the area, but if it falls into this area, the first or second T.S.T. P. In the area where the closed area exists, do not change lanes while escaping, and retreat to areas other than that area and change lanes because there is a possibility that you cannot move to that area. By this method,
The robot can work efficiently without falling into a maze in the closed area, and can escape from the area at any time.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、所定作業
領域の床面を移動しながら作業を行なう移動ロボットの
床面掃引方法または装置において、位置検出演算手段は
方位センサ及び走行距離センサからの信号によりロボッ
トの位置を算出し、障害物検出手段は前記所定作業領域
内における移動ロボットの進行方向を含む複数の方向の
いずれかに存在する障害物を検出する。そして障害物不
在領域掃引処理手段、障害物存在領域掃引及び認識処理
手段並びに障害物存在未掃引領域掃引処理手段とを含む
障害物回避掃引処理手段は、前記位置検出演算手段が演
算した移動ロボットの位置情報及び前記障害物検出手段
が検出した障害物情報により、障害物を回避しながら前
記所定作業領域の床面を余すところなく掃引する計画を
生成し、該生成した掃引計画に基づき、移動ロボットの
走行制御指令を出力するようにしたので、床面を作業す
る移動ロボットが障害物回避により作業が出来なくなる
面積が極めて少なくなり、また未作業領域や重複作業領
域もなくなり作業効率が向上し、さらに障害物と衝突し
ない安全率の改善が計られるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, in the method or apparatus for sweeping the floor surface of a mobile robot that performs work while moving on the floor surface in a predetermined work area, the position detection calculation means is an orientation sensor and a travel distance sensor. The position of the robot is calculated from the signal from the obstacle detecting means, and the obstacle detecting means detects an obstacle existing in any of a plurality of directions including the traveling direction of the mobile robot in the predetermined work area. The obstacle avoidance sweep processing means including the obstacle-absent area sweep processing means, the obstacle-existing area sweep and recognition processing means, and the obstacle-existence unswept area sweep processing means is the mobile robot calculated by the position detection calculation means. Based on the position information and the obstacle information detected by the obstacle detection means, a plan for sweeping the floor surface of the predetermined work area while avoiding obstacles is generated, and a mobile robot is generated based on the generated sweep plan. Since the traveling control command of is output, the area where the mobile robot working on the floor cannot work due to the obstacle avoidance is extremely reduced, and the unworked area and the overlapping work area are also eliminated, and the work efficiency is improved. Furthermore, the effect that the safety factor without collision with an obstacle can be improved can be obtained.

【0065】また本発明によれば、前記位置検出演算手
段に付加された物標位置及び距離測定手段は前記移動ロ
ボットからその左方及び右方に存在する壁等の参照物標
の位置と該物標までの距離をそれぞれ超音波により測定
するようにしたので、位置検出演算手段は前記参照物標
の位置及び距離情報並びにロボットの位置情報に基づ
き、誤差を含む方位センサ及び走行距離センサから入力
され算出された方位データ及び位置データを較正し、移
動ロボットの精度の良い方位及び位置を算出することが
できるという効果が得られる。
Further, according to the present invention, the target position and distance measuring means added to the position detecting / calculating means and the position of the reference target such as a wall existing to the left and right of the mobile robot are Since the distance to the target is measured by ultrasonic waves, the position detection calculation means inputs from the azimuth sensor and the travel distance sensor including an error based on the position and distance information of the reference target and the position information of the robot. It is possible to calibrate the calculated azimuth data and position data and to calculate the azimuth and position of the mobile robot with high accuracy.

【0066】また本発明によれば、前記障害物回避掃引
処理手段に管理地図用情報メモリ及び情報処理手段とが
付加され、前記管理地図用情報メモリは前記所定作業領
域を細分化した各単位面積にそれぞれ対応して設けら
れ、情報処理手段は前記設けられた管理地図用情報メモ
リに障害物の存在情報や作業管理情報を作業の進歩に応
じて順次記憶させ、必要に応じ更新させるようにしたの
で、障害物存在未掃引領域内において作業効率良く障害
物の回避及び掃引計画を生成することができるという効
果が得られる。
Further, according to the present invention, a management map information memory and an information processing means are added to the obstacle avoidance sweep processing means, and the management map information memory is divided into unit areas obtained by subdividing the predetermined work area. The information processing means is configured to store the presence information of obstacles and the work management information in the management map information memory provided in accordance with the progress of the work, and to update them as necessary. Therefore, it is possible to obtain an effect that the obstacle avoidance and the sweep plan can be generated with good work efficiency in the obstacle existing unswept region.

【0067】また本発明によれば、前記障害物回避掃引
処理手段に付加されたクローズ領域掃引及び脱出処理手
段は、前記障害物存在領域内に前記移動定型パターンに
よっては移動できないクローズ領域が存在する場合に、
該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、該旋回可能
領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、該掃引処理
終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域を経由する
脱出処理とを行なうようにしたので、移動ロボットが迷
路に入り脱出不能となることがなく、クローズ領域内で
も効率良く作業を行なって脱出することができるという
効果が得られる。
Further, according to the present invention, in the closed area sweep and escape processing means added to the obstacle avoidance sweep processing means, there is a closed area in the obstacle existing area that cannot be moved depending on the moving fixed pattern. In case,
A swirlable area is searched for in the closed area, and a sweeping process of a movable area using the swivelable area and an escape process from the closed area via the swivelable area are performed after the sweeping processing is completed. Therefore, the mobile robot is prevented from entering the maze and being unable to escape, and it is possible to effectively perform the work even in the closed region and to escape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る移動ロボットの床面掃引装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a floor sweep device for a mobile robot according to the present invention.

【図2】本発明に係る移動ロボットの超音波による障害
物検出手段の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an obstacle detecting unit using ultrasonic waves of the mobile robot according to the present invention.

【図3】本発明に係る移動ロボットの光学的な障害物検
出手段の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view of an optical obstacle detecting means of the mobile robot according to the present invention.

【図4】超音波測距器の動作を説明する波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram illustrating the operation of the ultrasonic range finder.

【図5】本発明に係る超音波による物標位置及び距離測
定法の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a target position and distance measuring method using ultrasonic waves according to the present invention.

【図6】本発明で使用する用語を説明するための図であ
る。
FIG. 6 is a diagram for explaining terms used in the present invention.

【図7】本発明による移動ロボットの床面掃引方法を説
明するための図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a floor sweep method for a mobile robot according to the present invention.

【図8】本発明に係る移動ロボットの床面掃引方法の処
理順序を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a processing sequence of a floor sweep method for a mobile robot according to the present invention.

【図9】本発明に係る移動ロボットの障害物回避例を説
明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an obstacle avoidance example of the mobile robot according to the present invention.

【図10】移動ロボットの走行位置と本発明の管理地図
の例1を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a traveling position of a mobile robot and Example 1 of a management map of the present invention.

【図11】移動ロボットの走行位置と本発明の管理地図
の例2を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a traveling position of a mobile robot and a second example of a management map of the present invention.

【図12】本発明に係る未作業領域のブロック分類例を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of block classification of an unworked area according to the present invention.

【図13】本発明に係る第2のT.P.検索後に残った
未作業領域の作業順序例を示す図である。
FIG. 13 shows a second T.P. P. It is a figure which shows the work order example of the unworked area remaining after the search.

【図14】クローズ領域例と本発明による掃引方法を説
明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a closed region and a sweep method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 前方障害物光・超音波検出部 2A 右方物標位置・距離測定部 2B 左方物標位置・距離測定部 3 方位検出部 4 走行距離検出部 5 位置検出・演算部 6A 右方障害物光・超音波検出部 6B 左方障害物光・超音波検出部 7 障害物回避掃引処理部 8 走行制御部 1 Front obstacle light / ultrasonic wave detection unit 2A Right target position / distance measuring unit 2B Left target position / distance measuring unit 3 Direction detection unit 4 Travel distance detection unit 5 Position detection / calculation unit 6A Right obstacle Light / ultrasound detector 6B Left obstacle light / ultrasound detector 7 Obstacle avoidance sweep processor 8 Travel controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 巨幸 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメック内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kyoyuki Takeuchi 2-16-46 Minami-Kamata, Ota-ku, Tokyo Tokimec Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定作業領域の床面を移動しながら作業
を行なう移動ロボットの床面掃引方法において、 前記移動ロボットの進行方位を検出する工程及び走行距
離を検出する工程を含み、ロボットの位置を算出する位
置検出演算工程と、 前記所定作業領域内における移動ロボットの進行方向を
含む複数の方向のいずれかに存在する障害物を検出する
障害物検出工程と、 前記位置検出演算工程が演算した移動ロボットの位置情
報及び前記障害物検出工程が検出した障害物情報によ
り、障害物を回避しながら、前記所定作業領域の床面を
余すところなく掃引する計画を生成し、該生成した掃引
計画に基づき、移動ロボットの走行制御指令を出力する
障害物回避掃引処理工程とを有し、 前記障害物回避掃引処理工程は、障害物の存在しない領
域においては所定の移動定型パターンにより掃引処理す
る障害物不在領域掃引処理工程と、 移動ロボットの進行前面に障害物が存在する領域では、
これを回避する移動可能領域において前記移動定型パタ
ーンによる掃引を継続すると共に、障害物存在領域の直
前及び直後にそれぞれ所定距離を移動することができた
スルーパスを認識し、該2つのスルーパスに挟まれた領
域を障害物存在領域として認識する障害物存在領域掃引
及び認識処理工程と、 前記障害物存在領域の直後に認識されたスルーパスの終
了点から前記移動定型パターンにより、前記障害物存在
領域内の未掃引領域を掃引処理する障害物存在未掃引領
域掃引処理工程とを含むことを特徴とする移動ロボット
の床面掃引方法。
1. A method for sweeping a floor surface of a mobile robot, which performs work while moving on a floor surface of a predetermined work area, including a step of detecting a traveling direction of the mobile robot and a step of detecting a traveling distance, and the position of the robot. A position detection calculation step for calculating, an obstacle detection step for detecting an obstacle existing in any of a plurality of directions including the traveling direction of the mobile robot in the predetermined work area, and the position detection calculation step Based on the position information of the mobile robot and the obstacle information detected by the obstacle detection step, a plan for sweeping the floor surface of the predetermined work area is generated while avoiding obstacles, and the generated sweep plan is created. Based on this, there is an obstacle avoidance sweep processing step for outputting a traveling control command of the mobile robot, and the obstacle avoidance sweep processing step is performed in an area where no obstacle exists. And obstacle absence area sweeping process In its sweeping processed by predetermined movement rituals, in the region where the obstacle present in the traveling front of the mobile robot,
In the movable area that avoids this, while continuing the sweeping by the moving standard pattern, the through path that can move a predetermined distance immediately before and immediately after the obstacle existing area is recognized and sandwiched between the two through paths. The obstacle existing area sweeping and recognition processing step of recognizing the area as an obstacle existing area, and the moving fixed pattern from the end point of the through path recognized immediately after the obstacle existing area, in the obstacle existing area An obstacle existing unswept area sweep processing step for sweeping an unswept area. A method for sweeping a floor surface of a mobile robot, comprising:
【請求項2】 前記移動ロボットからその左方及び右方
に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ超
音波により測定する物標位置及び距離測定工程を付加し
た前記ロボットの位置検出演算工程を有する請求項1記
載の移動ロボットの床面掃引方法。
2. A position of a target existing on the left and right sides of the mobile robot and a position of the robot to which a distance measuring step is added to measure a distance to the target by ultrasonic waves, respectively. The floor sweep method for a mobile robot according to claim 1, further comprising a detection calculation step.
【請求項3】 前記所定作業領域を細分化した各単位面
積にそれぞれ対応して設けられた管理地図用情報メモリ
と、 該管理地図用情報メモリに障害物の存在情報や作業管理
情報を作業の進捗に応じて順次記憶させ、必要に応じ更
新させる情報処理工程とを付加した障害物回避掃引処理
工程を有する請求項1または請求項2記載の移動ロボッ
トの床面掃引方法。
3. A management map information memory provided corresponding to each unit area obtained by subdividing the predetermined work area, and obstacle existence information and work management information are stored in the management map information memory. The floor sweep method for a mobile robot according to claim 1 or 2, further comprising an obstacle avoidance sweep processing step in which an information processing step of sequentially storing according to progress and updating as necessary is added.
【請求項4】 前記障害物存在領域内に前記移動定型パ
ターンによっては移動できないクローズ領域が存在する
場合には、該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、
該旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、
該掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域
を経由する脱出処理とを行なうクローズ領域掃引及び脱
出処理工程を付加した障害物回避掃引処理工程を有する
請求項1、請求項2、または請求3記載の移動ロボット
の床面掃引方法。
4. If a closed area that cannot move due to the movable fixed pattern exists in the obstacle existing area, a turnable area is searched in the closed area,
A sweep process of a movable area using the swivelable area,
The obstacle avoidance sweeping process step further comprising a closing region sweeping process and an escape processing process of performing an escape process from the closed region through a swirlable region after the sweeping process is completed. Floor sweep method for mobile robots.
【請求項5】 所定作業領域の床面を移動しながら作業
を行なう移動ロボットの床面掃引装置において、 前記移動ロボットの進行方位を検出する手段及び走行距
離を検出する手段を含みロボットの位置を算出する位置
検出演算手段と、 前記所定作業領域内における移動ロボットの進行方向を
含む複数の方向のいずれかに存在する障害物を検出する
障害物検出手段と、 前記位置検出演算手段が演算した移動ロボットの位置情
報及び前記障害物検出手段が検出した障害物情報によ
り、障害物を回避しながら前記所定作業領域の床面を余
すところなく掃引する計画を生成し、該生成した掃引計
画に基づき移動ロボットの走行制御指令を出力する障害
物回避掃引処理手段とを備え、 前記障害物回避掃引処理手段は、障害物の存在しない領
域においては所定の移動定型パターンにより掃引処理す
る障害物不在領域掃引処理手段と、 移動ロボットの進行前面に障害物が存在する領域では、
これを回避する移動可能領域において前記移動定型パー
タンによる掃引を継続すると共に、障害物存在領域の直
前及び直後にそれぞれ所定距離を移動することができた
スルーパスを認識し、該2つのスルーパスに挟まれた領
域を障害物存在領域として認識する障害物存在領域掃引
及び認識処理手段と、 前記障害物存在領域の直後に認識されたスルーパスの終
了点から前記移動定型パターンにより、前記障害物存在
領域内の未掃引領域を掃引処理する障害物存在未掃引領
域掃引処理手段とを含むことを特徴する移動ロボットの
床面掃引装置。
5. A floor sweeping apparatus for a mobile robot, which performs work while moving on a floor in a predetermined work area, including a means for detecting a traveling direction of the mobile robot and a means for detecting a traveling distance to determine the position of the robot. Position detection calculation means for calculating, obstacle detection means for detecting an obstacle existing in any of a plurality of directions including the traveling direction of the mobile robot within the predetermined work area, and movement calculated by the position detection calculation means Based on the position information of the robot and the obstacle information detected by the obstacle detecting means, a plan for sweeping the floor surface of the predetermined work area while avoiding the obstacle is generated, and the plan is moved based on the generated sweep plan. An obstacle avoidance sweep processing means for outputting a traveling control command of the robot, wherein the obstacle avoidance sweep processing means is provided in an area where no obstacle exists. And obstacle absence area swept processing means for sweeping processed by predetermined movement rituals, in the region where the obstacle present in the traveling front of the mobile robot,
In the movable area that avoids this, while continuing the sweep by the moving pattern, the through path that can move a predetermined distance immediately before and immediately after the obstacle existing area is recognized and sandwiched between the two through paths. The obstacle existing area sweep and recognition processing means for recognizing the area as the obstacle existing area, and the moving fixed pattern from the end point of the through path recognized immediately after the obstacle existing area, in the obstacle existing area An obstacle existing unswept area sweep processing means for sweeping an unswept area.
【請求項6】 前記移動ロボットからその左方及び右方
に存在する物標の位置と該物標までの距離をそれぞれ超
音波により測定する物標位置及び距離測定手段を付加し
た前記ロボットの位置検出演算手段を備えた請求項5記
載の移動ロボットの床面掃引装置。
6. A position of a target existing on the left and right sides of the mobile robot and a position of the robot to which a distance measuring means is added for measuring a distance to the target by ultrasonic waves, respectively. The floor sweep device for a mobile robot according to claim 5, further comprising a detection calculation unit.
【請求項7】 前記所定作業領域を細分化した各単位面
積にそれぞれ対応して設けられた管理地図用情報メモリ
と、 該管理地図用情報メモリに障害物の存在情報や作業管理
情報を作業の進捗に応じて順次記憶させ、必要に応じ更
新させる情報処理手段とを付加した障害物回避掃引処理
手段を備えた請求項5または請求項6記載の移動ロボッ
トの床面掃引装置。
7. A management map information memory provided corresponding to each unit area obtained by subdividing the predetermined work area, and existence information of obstacles and work management information in the management map information memory for work. 7. The floor sweeping apparatus for a mobile robot according to claim 5, further comprising an obstacle avoidance sweeping processing unit that is additionally stored with an information processing unit that stores the data sequentially according to the progress and updates the data as needed.
【請求項8】 前記障害物存在領域内に前記移動定型パ
ターンによっては移動できないクローズ領域が存在する
場合には、該クローズ領域内で旋回可能領域を探索し、
該旋回可能領域を利用する移動可能領域の掃引処理と、
該掃引処理終了後に前記クローズ領域から旋回可能領域
を経由する脱出処理とを行なうクローズ領域掃引及び脱
出処理手段を付加した障害物回避掃引処理手段を備えた
請求項5、請求項6、または請求項7記載の移動ロボッ
トの床面掃引装置。
8. If there is a closed area in the obstacle existing area that cannot be moved depending on the movable fixed pattern, a swivelable area is searched for in the closed area,
A sweep process of a movable area using the swivelable area,
7. An obstacle avoidance sweep processing means provided with a closed area sweep and escape processing means for performing escape processing from the closed area via a swivelable area after the sweep processing is completed. 7. A floor sweep device for a mobile robot according to 7.
JP4053819A 1992-03-12 1992-03-12 Method and device for sweeping floor surface by moving robot Pending JPH05257533A (en)

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