JPH0622884A - 自動走行掃除用ロボットの障害物感知装置 - Google Patents

自動走行掃除用ロボットの障害物感知装置

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JPH0622884A
JPH0622884A JP4357899A JP35789992A JPH0622884A JP H0622884 A JPH0622884 A JP H0622884A JP 4357899 A JP4357899 A JP 4357899A JP 35789992 A JP35789992 A JP 35789992A JP H0622884 A JPH0622884 A JP H0622884A
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wall
ultrasonic element
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長 雨 李
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波素子の配置を異なるようにして超音波
素子の音波指向性の大きさに係わらず障害物の位置を正
確に感知し得る自動走行掃除用ロボットの障害物感知装
置を提供することである。 【構成】 本体の正面に向かう中央面と前記中央面に対
して９０°で配置される一側面と前記中央面に対して４
５°で配置される他の一側面との３面版によりなって、
本体の前方両側に設置される取付部材と、前記取付部材
の３面にそれぞれ設置される第１、第２、第３超音波素
子と前記超音波素子に連結される超音波測距回路とから
なる超音波測距手段と、前記超音波測距手段の出力によ
り障害物の有無を判断して本体の移動方向を制御する制
御手段と、から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動走行掃除用ロボット
の障害物装置に関するもので、詳しくは超音波素子の配
置を異なるようにして掃除の際に超音波指向性の影響を
最小化して障害物の位置を正確に感知するための物に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動掃除用ロボットは、図１及
び図２に示すように、本体１と、該本体１を移動させる
ための駆動及び操舵手段２と、駆動輪兼操舵輪３と、補
助輪４と、電源バッテリー５と、本体の前方両側に設置
され、中央版と中央版の両側に４５°の角度で設置され
た版との三つの版とからな取付部材９と、該取付部材９
の各版に設置される三つの超音波素子７ａ，７ｂ，７ｃ
と該超音波素子にそれぞれ連結される超音波測距回路
８，８，８とからなる超音波測距手段と、該超音波測距
手段の出力により障害物の有無を判断する障害物判別手
段とから構成される。このように構成された自動走行掃
除用ロボットの作用を図４乃至図７に基づいて説明す
る。先ず、自動走行掃除用ロボットが、図４に示すよう
に、左側壁１００に沿ってＰ1 位置からＰ2 位置へ走行
する場合、側壁１００に向かっていた超音波測距手段の
超音波素子７ａが、図５に示すように、側壁１００を感
知して障害物情報を発生すると本体１は右方に向かい、
感知しないと本体１は左方に向かうように本体１の方向
を、移動方向決定手段６が駆動及び操舵手段２を動作さ
せて制御する。
【０００３】このような方式により、本体１は超音波素
子７ａによる側壁（障害物）の感知によりＰ1 位置から
Ｐ2 位置への走行方向に側壁に沿って平行状態を維持し
ながら移動する。その後、本体１が、図６に示すよう
に、Ｐ2 位置に到達する時、前方に向かっていた他の超
音波素子７ｃが９０°傾斜の新しい側壁１０１を感知す
ると本体１は一旦停止した後、移動方向決定手段６によ
り駆動輪３が本体に対して９０°右側に向かって左側の
超音波素子７ｃが何の側壁も感知しえない位置まで回転
する。左側の超音波素子７ｃが何の側壁も感知しえない
まで回転すると本体は新しい側壁１０１に対して平行に
配置される。ここで、本体は再び新しい側壁１０１に沿
って移動を開始する。即ち、本体１は前記Ｐ1 →Ｐ2 走
行時と同様な方法により新しい側壁１０１に対して平行
を維持しながら図４のＰ4 位置に向かって移動する。そ
の後の動作は前記Ｐ1 →Ｐ2走行時と同一であるので省
略する。図７は従来の自動走行掃除用ロボットの超音波
測距手段の動作時の感知領域を説明するもので、本体１
が移動しながら超音波測距手段が動作すると、正面方向
の超音波素子７ｂにより正面方向から大略±Ｌ1 （±１
５ｃｍ程度）の範囲に存在する障害物を感知し得る。
又、取付部材９の両側面に設置された一対の超音波素子
７ａ、７ｃは内方にＬ1 、外方にＬ2 （左側又は右側の
超音波素子７ａ，７ｃの中心線Ｗ1 ，Ｗ2 と取付部材９
との幅）の領域内の障害物を感知し得る。即ち、取付部
材９の左右側面が成す角である９０°領域内の障害物を
感知し得る。この時、障害物感知に使用される各超音波
素子７ａ，７ｂ，７ｃは角形に構成されている。前述し
たような従来の技術は特開平２−２４１４２号公報（出
願人：松下電気産業株式会社）に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の自動走行掃除用ロボットに適用される超音波素子は
超音波指向性のため、中心方向の音波は強いが両側方向
に行くほどに弱く作用する。ここで、超音波指向性とは
超音波が直進性がないので正確な距離を認識し得ないこ
とをいう。より詳細に説明すると、超音波信号は距離が
近い場合振幅が大きく距離が遠い場合振幅が小さいの
で、図８に示すように、側壁７ａからの発射された超音
波が障害物に（矢印Ａ）入射されなく超音波指向性によ
り対向側の超音波素子７ｃに（矢印ｂ）入射される場合
（障害物が超音波素子の感知領域を逃れた遠い距離に位
置すると仮定する）、超音波素子７ｃが指向性により振
幅がより大きい超音波素子７ａの超音波影響を受けるの
で、自動走行掃除用ロボットは障害物の距離が実際より
近いと認識して走行時、誤動作するか壁と衝突するなど
の故障の原因となる問題点があった。従って、本発明は
前記従来の問題に鑑みてなされたもので、超音波素子の
配置を異なるようにして超音波素子の音波指向性に大き
さに係わらず障害物の位置を正確に感知し得る自動走行
掃除用ロボットの障害物感知装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の自動走行掃除用ロボットの障害物感知装置
は、本体の正面に向かう中央面と前記中央面に対して９
０°で配置される一側面と前記中央面に対して４５°で
配置される他の一側面との３面版によりなって、本体の
前方両側に設置される取付部材と、前記取付部材の３面
にそれぞれ設置される第１、第２、第３超音波素子と前
記超音波素子に連結される超音波測距回路とからなる超
音波測距手段と、前記超音波測距手段の出力により障害
物の有無を判断して本体の移動方向を制御する制御手段
と、から構成される。
【０００６】
【実 施 例】以下、このように構成された本発明の具
体例を添付図面の図９乃至図１６に基づいてより詳しく
説明すると次のようである。図９は本発明による感知手
段の一部が設置された状態を示す自動走行掃除用ロボッ
トの外側面図、図１０及び図１１はそれぞれ図９の横断
面図と縦断面図である。本発明によるロボットは、壁と
衝突時緩衝役割を果たす軟質ゴムのバンバー１２が本体
１１の外周上を取り囲み、前方両側の角の下部には回転
しながら埃を掃く回転ブラシ１３が設置される。回転ブ
ラシ１３の後方には長形の吸入口１４が形成され、該吸
入口１４は集塵室１５に内装された吸入パック１６に連
結される。集塵室１５の中央には掃除の際に埃又は塵を
吸入し得る真空圧を発生させるためファンを駆動させる
吸入モーター１７が設置され、吸入口１４と回転ブラシ
１３との間には回転自在の補助輪１８が設置されてい
る。本体１には、後方の回路部とモーター１９の作動に
必要な電源を供給する回路駆動用バッテリー２０と、そ
の上部に吸入モーター１７の駆動に必要な電源を供給す
る吸入モーター駆動用バッテリー２１とが内装されてい
る。本発明の前述した構成は従来と同一であるので、こ
れ以上の詳細な説明は省略する。
【０００７】しかしながら、本発明の前方両側に設置さ
れる３面版の取付部材は、中央面が本体１１の正面に向
かい、一側面が前記中央面に対して９０°で設置され、
他の一側面が前記中央面に対して内方に４５°で設置さ
れる。超音波測距手段は取付部材２２の３面にそれぞれ
設置さされる第１，第２，第３超音波素子２３ａ，２３
ｂ，２３ｃと、これらに連結される超音波測距回路２７
とにより構成される。本体１１の前方中央には前方の障
害物を感知するための第４超音波素子２４が設置され、
本体の両側面の後方には第１、第２、第３超音波素子２
３ｃと共に本体の平衡状態を維持するための第５超音波
素子２５が設置され、又制御手段が測距手段の出力に応
じて障害物の有無を判断して本体１１の移動方向を制御
するようになっている。前記制御手段は、図１２に示す
ように、超音波測距手段による障害物の感知情報により
本体１１の走行距離及び移動方向を決定する判断部２６
と、該判断部２６の命令に応じてモーター１９を駆動さ
せて輪を駆動させる駆動回路部３０と、該駆動回路部３
０により移動される輪２８の回転データーを認識する走
行距離及び走行方向感知部２９とにより構成される。こ
こで、輪２８の回転データーを認識する距離及び方向感
知手段２９としてはエンコーダー又はタコジェネレータ
ー等が使用される。
【０００８】このように構成された本発明の作用効果を
説明する。図１３は本発明による障害物感知装置の動作
の際に超音波測距手段の感知領域を説明する説明図であ
って、３面版の取付部材２２の各面に設置された正面に
向かっている超音波素子２３ａと、本体１１の内方４５
°で設置された超音波素子２３ｂと、９０°で設置され
た超音波素子２３ｃとはそれぞれ同じに±Ｌ1 の範囲に
存在する障害物を感知する。このような構造で配置され
た超音波素子は超音波の指向性による相互干渉がめった
に発生しないので、正確な障害物の情報を得て正確な走
行制御をし得る。図１４は本発明による掃除用ロボット
がＰ1 →Ｐ3 位置に走行することを説明するもので、図
１５は同装置のＰ1 位置での作用状態を説明するもので
ある。図１５に示すように、超音波素子２３ｃと２５を
用いて壁との距離を測定するとき、超音波素子２３ｃと
壁との距離を１1 、超音波素子２５と壁との距離を
１2 、超音波素子２３ｃと２５との間隔をＷ1 とする
と、壁と本体との傾斜角度θ1 はθ1 ＝ｔａｎ-1（１2
−１1 ）／Ｗ1 と表される。従って、本体１１が壁に対
して１2 −１1 くらい傾いていると、制御手段の判断部
２６から壁に平行するように駆動回路部３０へ命令を送
ると駆動回路部３０がモーター１９を回転させて本体１
１と壁とが平行するように調整する。これにより壁に平
行になった本体１１は壁に沿って走行しながら掃除し、
この際に取付部材２２に固定された超音波素子２３ａ，
２３ｂ，２３ｃと本体１１の中央に固定された超音波素
子２４とが前方に障害物又は壁があるかを感知し、障害
物又は壁がないときには続いて走行する。このように本
体１１が走行してからＰ2 位置に到達すると、超音波素
子２３ａ，２４が新しい壁を感知するので、図１２に示
すように、感知信号を制御手段の超音波回路部２７へ送
り、超音波回路部２７は判断部２６へ送って本体１１を
停止させる。この際に、本体１１が図１６に示すように
前方壁に対して傾いていると、その傾斜角θ2 はθ2 ＝
ｔａｎ-1（１4 −１3 ）／Ｗ2 と表されるので、前述し
たよう判断部２６の指令により本体１１が前方壁に平行
になる。その後、制御手段の判断部２６の指令により輪
２８を９０°回転させると本体１１が右回転し、取付部
材２２に固定された超音波素子２３ｃと本体１１の後方
に固定された超音波素子２５が壁面との平行状態を感知
して平行に配置される。その後、本体１１はＰ3 位置に
配置された超音波素子２３ａと２４が障害物又は壁を感
知しないと、前述したような動作により本体１１と壁面
との平行状態を感知し、平行状態にあると本体１１はＰ
4 位置まで走行しながら掃除する。前記説明は装置本体
の左側面について説明したが、右側面の構成及び作用は
左側面と同一であるのでその説明を省略する。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、本体の
正面に向かう中央面と、該中央面に対して９０°で配置
された一側面と、４５°で配置された他の一側面との３
面版によりなる取付部材２２の各面に超音波素子が固定
されている。従って、超音波の指向性による干渉がない
ため本体１１が正確な障害物の情報を得るので走行の際
に誤動作しなく、さらに前方の障害物を感知し得るよう
に本体１１の中央にさらに他の第４超音波素子２４が固
定されているので前方の障害物を迅速に感知して本体１
１の走行を制御し得る効果がある。又、第３、第５超音
波素子２３ｃ，２５により走行前に壁面に平行状態を維
持した状態で本体１１が走行するので、走行中に本体１
１が壁面とぶつかることを防止し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の障害物感知装置が設置された自動走行掃
除用ロボットの外側面図である。
【図２】従来の自動走行掃除用ロボットの主要部品が設
置された状態の概略断面図である。
【図３】従来の自動走行掃除用ロボットの障害物感知装
置の要部の構成図である。
【図４】従来の自動走行掃除用ロボットがＰ1 →Ｐ2 位
置に走行することを現す説明図である。
【図５】従来の自動掃除用ロボットが図４のＰ1 位置に
ある時の説明図である。
【図６】従来の自動走行掃除用ロボットが図４のＰ2 →
Ｐ3 の方向転換を現す説明図である。
【図７】従来の自動走行掃除用ロボットの超音波測距手
段の動作時の感知領域を現す説明図である。
【図８】従来の自動走行掃除用ロボットの実際使用の際
に音波指向性による誤動作を現す説明図である。
【図９】本発明による感知手段の一部が設置された状態
の自動走行掃除用ロボットの外側面図である。
【図１０】本発明の主要部品が設置された状態の横断面
図である。
【図１１】本発明の主要部品が設置された状態の縦断面
図である。
【図１２】本発明の制御手段を現す回路構成図である。
【図１３】本発明による障害物感知装置の動作時の超音
波測距手段の感知領域を現す説明図である。
【図１４】本発明による自動走行ロボットの障害物感知
装置がＰ1 →Ｐ2 位置に走行することを現す説明図であ
る。
【図１５】本発明による自動走行ロボットの図１４のＰ
1 位置での説明図である。
【図１６】本発明による自動走行ロボットの図１４のＰ
2 →Ｐ3 の方向転換を現す説明図である。
【符号の説明】
１１…本体、２２…取付部材、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ
…超音波素子、２７…超音波測距回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 床面上で移動しながら自動に掃除を行う
    自動走行掃除用ロボットの障害物感知装置において、 本体の正面に向かう中央面と前記中央面に対して９０°
    で配置される一側面と前記中央面に対して４５°で配置
    される他の一側面との３面版によりなって、本体の前方
    両側に配置される取付部材と、 前記取付部材の３面にそれぞれ設置される第１、第２、
    第３超音波素子と前記超音波素子に連結される超音波測
    距回路とからなる超音波測距手段と、 前記超音波測距手段の出力により障害物の有無を判断し
    て本体の移動方向を制御する制御手段と、から構成され
    ることを特徴とする自動走行掃除用ロボットの障害物感
    知装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記超音波測距手段に
    よる障害物の感知情報により本体の走行距離及び移動方
    向を決定する判断部と、前記判断部の命令に応じてモー
    ターを駆動させて輪を駆動させる駆動回路部と、前記駆
    動回路部により移動される輪の回転データーを認識する
    走行距離及び走行方向感知部と、から構成されることを
    特徴とする請求項１記載の自動走行掃除用ロボットの障
    害物感知装置。
  3. 【請求項３】 前記感知装置は、その外にも、本体の前
    方の障害物を感知するために本体の前方中央に設置され
    る第４超音波素子と、前記第３超音波素子とともに本体
    の平衡状態を維持するために本体の後方の両側面に設置
    される第５超音波素子と、から構成されることを特徴と
    する請求項１記載の自動走行掃除用ロボットの障害物感
    知装置。
JP4357899A 1991-12-30 1992-12-25 自動走行掃除用ロボットの障害物感知装置 Withdrawn JPH0622884A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR25531 1991-12-30
KR1019910025531A KR940006561B1 (ko) 1991-12-30 1991-12-30 자동주행 청소용 로버트의 장애물 감지장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0622884A true JPH0622884A (ja) 1994-02-01

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ID=19327039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4357899A Withdrawn JPH0622884A (ja) 1991-12-30 1992-12-25 自動走行掃除用ロボットの障害物感知装置

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US (1) US5293955A (ja)
JP (1) JPH0622884A (ja)
KR (1) KR940006561B1 (ja)

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