JPH0659733A - 自律走行ロボット及びその電源コード搬送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 自律走行するロボット本体１２と外部電源を
結ぶ電源コード３０を、ロボット本体１２の自律走行に
連動して搬送制御するに際して、当電源コード搬送装置
３１は、電源コード３０を巻き取るコードリール３２
と、モータ動力により正逆転駆動されて電源コード３０
の繰り出し又は巻き取りを行うキャプスタンローラ３３
と、電源コード３０を案内しコードリール３２に整列さ
せて巻き取らせるコードガイド３４と、電源コード３０
の繰り出し長さを計測するポテンショメータ３５及びエ
ンコーダ３６等から構成する。 【効果】 ロボット本体１２がいかなる場所に移動しよ
うとも、ロボット本体１２の走行に合わせて必要量の電
源コード３０を搬送し、電源コード３０が弛んでロボッ
ト本体１２の走行路を妨害したり、或は電源コード３０
が緊張してロボット本体１２の走行を阻害したりする不
都合を防止し、ロボット本体１２に対し確実に給電す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、給電に必要な電源コ
ードを自らが搬送制御して自律走行する自律走行ロボッ
ト及びその電源コード搬送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室内や工場内を無人清掃する自律走行ロ
ボットは、走行制御の容易さや自在性に優れるなどの点
でバッテリ電源を内蔵するコードレス式が有利であると
されている。しかし、バッテリ電源自体の持続時間の制
約や必要吸い込み仕事量を満足するＤＣモータが開発さ
れていないなどの理由から、自律走行ロボットの多くが
電源コードを介して商用電源から給電するコード式をベ
ースに研究開発されてきた経緯がある。

【０００３】図７に示す自律走行ロボット１は、各種セ
ンサの出力から室内での現在位置を認識し、無人走行に
て室内を掃除する掃除ロボットであり、ドーム状のロボ
ット本体２内に自律走行に必要な走行装置３と真空吸引
式の掃除機４及び電源コードを搬送する電源コード搬送
装置５が組み込まれている。電源コード搬送装置５は、
自律走行の過程で電源コード６が弛んだり或は引っ張ら
れたりしてロボット本体２の走行を妨げないよう、電源
コード６を巻き取るコードリール７をモータ８により正
逆転駆動し、常に必要な長さだけ電源コード６が給送で
きるようにしてある。コードリール７には、電源コード
６に加わるテンションを検出するテンションセンサ９が
組み付けられており、このテンションセンサ９の出力を
受けるコントローラ１０が、テンションがある値を越え
たときは電源コード６を繰り出し、その逆に電源コード
６にかかるテンションがある値以下であれば電源コード
６を巻き取るようモータ８を駆動し、これにより電源コ
ード６が常に必要量だけ繰り出されるよう搬送制御す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の自律走行ロ
ボット１は、電源コード６を常に必要な長さだけ搬送で
きるよう、電源コード６に加わるテンションを検出し、
このテンションの大きさを目安に電源コード６を繰り出
したり或は巻き取ったりする構成であるため、ロボット
本体２に対して一定範囲で変動する電源コード６の張力
が常に作用することになり、このため電源コード６がロ
ボット本体２の自律走行の妨げとなったり、或は電源コ
ード６に張力が作用したままロボット本体２が転回動作
を行ったときなどに、電源コード６が無理に引っ張ら
れ、コード先端のプラグが商用電源のコンセントから外
れてしまうことがあるといった課題を抱えていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決したものであり、自律走行するロボット本体と、こ
のロボット本体と外部電源を結ぶ電源コードを搬送する
電源コード搬送手段と、この電源コード搬送手段による
電源コードの搬送を前記ロボット本体の自律走行に連動
して制御するコード搬送制御手段とを具備することを特
徴とするものである。

【０００６】

【作用】この発明は、自律走行するロボット本体と外部
電源を結ぶ電源コードを、ロボット本体の自律走行に連
動して搬送制御することにより、ロボット本体がいかな
る場所に移動しようとも常に必要量だけ電源コードを搬
送し、ロボット本体に対し確実に給電する。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図１ない
し図６を参照して説明する。図１は、この発明の自律走
行ロボットの一実施例を示す概略構成図、図２は、図１
に示した自律走行ロボットのセンサ配置を示す平面図、
図３は、図１に示した自律走行ロボットの電源コード搬
送装置部分の斜視図、図４は、図１に示した自律走行ロ
ボットの周回走行軌跡を示す図、図５は、図１に示した
自律走行ロボットの掃除経路を示す図、図６は、図１に
示した自律走行ロボットの方向転換動作を説明するため
の図である。

【０００８】図１に示す自律走行ロボット１１は、掃除
空間として指定された任意の部屋を掃除できるよう、掃
除対象となる部屋の内部をまず自らが周回し、事前に走
行空間の大きさと形状を示すマップを作成（マッピン
グ）し、次にこのマップに従って部屋全体を掃除すると
いった高度の掃除能力を備えるものである。ロボット本
体１２は、操舵輪である前輪１３と駆動輪となる左右一
対の後輪１４の計３輪で支えられており、真空吸引式の
掃除機１５が一体化させてある。実施例では、ロボット
本体１２の前面下部に吸引口１６が開口させてあり、こ
の吸引口１６から吸引した塵埃を集塵パック１７に収容
するとともに、集塵パック１７を通過した空気は吸気フ
ァン１８によりロボット本体１２の側面から排気する。

【０００９】左右一対の後輪１４は、モータ駆動回路１
９により駆動制御されるモータ２０により互いに独立し
て正逆転駆動できるようにしてあり、それぞれの回転は
エンコーダ２１を介して左右独立のデータとしてモータ
駆動回路１９を経由してＣＰＵ２２に取り込まれる。一
方また、前輪１３の回転もエンコーダ２３を介して正負
の符号をもった走行距離に換算され、積算距離計２４に
より積算されたのち、ＣＰＵ２２に取り込まれる。ロボ
ット本体１２の正面と背面及び左右の側面の各面には、
図２に示したように、接触センサ２５と一対の超音波セ
ンサ２６が組み込まれており、ロボット本体１２が壁や
障害物に当たることなく走行するよう走行環境を監視す
る。ロボット本体１２の各面に超音波センサ２６を２個
ずつ配設したのは、２個の超音波センサ２６が検出する
物体までの距離を一致させるようロボット本体１２を姿
勢制御することで、部屋の壁に対する各面の平行を厳密
に出すことができるためである。

【００１０】ところで、部屋の大きさと形状及び障害物
の位置と大きさに関するマップを形成するマッピング動
作、続いて本格的に部屋を掃除するクリーニング動作、
さらにマッピング動作の前に起点を探す起点探査動作と
いった動作は、すべてＣＰＵ２２によって統括制御され
る。例えばマッピング動作時には、ＣＰＵ２２が接触セ
ンサ２５や超音波センサ２６の出力からロボット本体１
２の進路を判定する一方、積算距離計２４の出力とロボ
ット本体１２の方位から現在位置を特定し、ロボット本
体１２が周回を完了したことを判定する。さらに、ＣＰ
Ｕ２２は、マッピングにより得られるマップデータをメ
モリ２７に格納し、同時にまた部屋の大きさと形状及び
障害物の位置と大きさに関するマップを、液晶駆動回路
２８を介してロボット本体１２上面に設けられた液晶表
示パネル２９に表示する。

【００１１】ロボット本体１２に交流給電するための電
源コード３０は、ロボット本体１２の背面ほぼ中央部か
ら引き出すようになっており、壁際の電源コンセント等
に接続した後は電源コード搬送装置３１によって必要な
長さだけ搬送される。電源コード搬送装置３１は、図３
に示したように、電源コード３０を巻き取るコードリー
ル３２と、モータ動力により正逆転駆動されて電源コー
ド３０の繰り出し又は巻き取りを行うキャプスタンロー
ラ３３と、電源コード３０を案内しコードリール３２に
整列させて巻き取らせるコードガイド３４と、電源コー
ド３０の繰り出し長さを計測するポテンショメータ３５
及びエンコーダ３６等から構成される。

【００１２】コードリール３２の回転軸３７には、電源
コード３０を巻き取り方向に付勢するゼンマイばね３８
のためのばねリール３９が同軸固着してある。ゼンマイ
ばね３８は、ばねリール３９ともう一つのばねリール４
０の間にＳ字状に張架されており、ゼンマイばね３８が
収縮しようとすることでコードリール３２は巻き取り側
に付勢される。また、コードリール３２の端面には大径
歯車４１が固着してあり、これに噛合する小径歯車４２
を介してコードリール３２の回転がポテンショメータ３
５に伝達される。また、回転軸３７にはコードガイド３
４に対してコードリール３２の回転を伝達する伝動歯車
４３が固着してあり、この伝動歯車４３に噛合する減速
歯車機構４４がコードガイド３４のガイドねじ４５に連
結されている。減速歯車機構４４は、具体的な構成を図
示していないが、伝動歯車４３が一定量だけ回転したと
きに自動的にガイドねじ４５に対する回転伝達方向を切
り替えるような構成とされている。

【００１３】キャプスタンローラ３３は、キャプスタン
モータ４６の動力をウォーム減速機４７を介して伝達さ
れる駆動軸４８に固着されており、ガイドねじ４５が螺
合するケース４９に収容されている。コードリール３２
から引き出された電源コード３０は、ケース４９上端の
一対のピンチローラ５０，５１の間に挟持された状態で
キャプスタンローラ３３の外周に１／４周程度添接し、
ケース４９出口側に設けた一対のピンチローラ５２，５
３に挟持されて送り出される。ケース４９から送り出さ
れた電源コード３０には、エンコーダ３６の回転軸端に
固着されたローラ５４が当接しており、コイルばね５５
により付勢された押えローラ５６によりローラ５４側に
押し付けられた状態で電源コード３０はロボット本体２
１の外部に導き出される。なお、実施例では、伝動歯車
４３と減速歯車機構４４とガイドねじ４５及びケース４
９が、コードガイド３４を構成する。

【００１４】ところで、大きさと形状がまったく未知の
部屋を掃除する場合、まずその部屋に自律走行ロボット
１を持ち込み、適当な場所に置いて電源コード３０を壁
際のコンセントに接続する。このとき、電源コード３０
がどの程度繰り出されるかはその時々によって異なるの
は致し方なく、また電源コード３０自体から直接コード
繰り出し長さを検出するエンコーダ３６も、電源の投入
前であるために電源コード３０の最初の繰り出し長さに
ついては検出することができない。しかし、電源コード
３０がコードリール３２から繰り出されるさいに、コー
ドリール３２の回転はポテンショメータ３５内の抵抗値
の変化を引き起こす。このため、電源コード３０をコン
セントに接続した後でロボット本体１２の電源釦（図示
せず）を押したときに、ポテンショメータ３５が検出す
るコードリール３２の回転角から、電源コード３０の初
期繰り出し長さを検出することができる。

【００１５】電源釦を押すと、自律走行ロボット１１は
まず起点探査に着手する。起点探査は、自律走行ロボッ
ト１１が最寄りの部屋の隅を捜し出し、これを起点とし
てマッピング動作に移行するための準備作業にあたるも
のである。ここでは、ロボット本体１２の各面に設けら
れた超音波センサ２６により、最寄りの壁までの距離を
計測することから始め、続いてもっとも距離の近い壁の
隅に進行方向に定めて走行する。ロボット本体１２は、
部屋の一隅に頭を壁に向けた状態で停止し、続いて隣の
壁を背にして前進できるよう左又は右に直角に方向転換
を行う。このとき、ＣＰＵ２２は方向転換直後の現在位
置を起点Ａとして座標原点（０，０）をメモリ２７に格
納する。こうして起点探査が完了すると、ロボット本体
１２は図４に点線で示す周回走行に移行してマッピング
に着手するが、電源コード３０は起点探査に伴うロボッ
ト本体１２の走行に合わせて適宜巻き取られる。ただ
し、あらかじめ初期繰り出し長さが判明しているため、
ロボット本体１２が起点Ａに待機した時点での電源コー
ド３０の繰り出し長さは、正確に把握することができ
る。

【００１６】マッピング動作では、部屋を１周して部屋
の大きさと形状を把握する必要があるが、既に起点探査
によりロボット本体１２は部屋の一隅に定めた起点Ａに
おいて壁に平行に待機しているため、直ちに直進走行に
入ることができる。実施例では、マッピング動作に伴う
周回走行の最中に吸気ファン１８を作動させ、周回清掃
を併せ行うことで掃除効率の向上を図るようにしてい
る。また、直進走行中は、超音波センサ２６による距離
計測と接触センサ２５による接触検出及び積算距離計２
４による積算距離の計測が行われ、同時にまた電源コー
ド３０の繰り出しと繰り出し量の制御が行われる。

【００１７】ここでは、壁面に対向する一対の超音波セ
ンサ２６の出力が、例えばそれぞれ２ｃｍ程度を示し続
けるよう、ロボット本体１２の進行方向は常に監視さ
れ、壁面からロボット本体１２までの距離がずれた場合
は、前輪１３の向きを変えることで方向修正が行われ
る。また、壁に沿って直進する間は方位が変わらず、ロ
ボット本体１２の走行距離Ｓがそのままロボット本体の
現在位置（０，Ｓ）を示すことになる。また、キャプス
タンモータ３５は、ロボット本体１２の直進走行期間
中、ロボット本体１２の走行速度と同速度で電源コード
３０が繰り出されるよう、キャプスタンローラ３３を所
定速度で回転駆動する。このため、起点Ａからの壁際走
行では、電源コード３０はロボット本体１２の走行に連
動して必要な長さだけ繰り出される。

【００１８】ロボット本体１２が部屋の隅に到達する
と、前方監視用の超音波センサ２５の出力がここでも２
ｃｍ前方の壁面を検出したことを受けて、モータ２０の
駆動が停止し、ロボット本体２を前面が壁に向き会う姿
勢で停止させる。モータ駆動の停止とともに、停止位置
である端点Ｂの座標（０，Ｙ２）がメモリ２７に書き込
まれる。メモリ２７への座標書き込みを終えると、ロボ
ット本体１２の方向転換処理に入る。この場合、単純に
ロボット本体１２を右方向に方向転換したのでは、ロボ
ット本体１２の走行軌跡と壁との間に隙間が生じてしま
うため、ここでは多少複雑ではあるが、図６に示したよ
うに、ロボット本体１２の中心は同じ位置で向きだけを
直角に変えるような方法がとられる。

【００１９】すなわち、まずモータ２０を逆転駆動し、
あらかじめ指定された距離だけロボット本体２を後退さ
せる。このとき、キャプスタンモータ４６も逆転駆動さ
れ、ロボット本体１２の後退速度と同速度で電源コード
３０の巻き取りを行う。図６（Ｂ）に点線で示す位置ま
でロボット本体１２が後退したならば、今度はモータ２
０を正転駆動に切り替え、前進しながら左側壁から離れ
る方向、すなわち図６（Ｃ）に示したように、ここでは
右折方向に方向転換する。この場合、ロボット本体１２
は、外輪側の後輪１４を速度ｖで駆動し、内輪側の後輪
１４を方向転換角度に応じたｋｖ（だだし、ｋは１に満
たない係数）なる速度で駆動する。このため、電源コー
ド３０としては、外輪速度ｖと内輪速度ｋｖの中間の速
度すなわち（１＋ｋ）ｖ／２なる繰り出し速度が要求さ
れことになるが、方向転換一切を統括するＣＰＵ２２に
よって適正速度がキャプスタンモータ４６に設定され
る。そして、ロボット本体１２が指定角度である１３５
度だけ右方向に方向転換した時点で、図６（Ｄ）に実線
で示した位置で右折前進を停止する。

【００２０】次に、ロボット本体１２を後退させながら
方向転換させ、図６（Ｅ）に示した方向にロボット本体
１２を移動させる。ただし、この場合はロボット本体１
２は後退するため、本来であれば電源コード３０を巻き
取らねばならないのであるが、ここではロボット本体１
２が後退途中で電源コード３０を踏み付けてしまうのを
避けるため、例外的に電源コード３０を僅かに繰り出す
ようにしている。そして、図６（Ｆ）に示したように、
ロボット本体１２の背面がそれまでの案内壁に対向した
時点で、モータ２０の駆動を停止する。さらに、ロボッ
ト本体１２の左側面が壁面から例えば２ｃｍ離れた位置
で壁に平行になるよう、モータ２０を微妙に正逆転駆動
しながら幅寄せの要領で姿勢制御する。こうして、ロボ
ット本体１２は前面が壁面に対向する状態から、中心は
同じ位置で向きだけを直角に変え、背面が壁面に対向す
る状態に姿勢変更される。また、姿勢制御の最後で、電
源コード３０をあらかじめ定めた若干量だけ巻き取り、
電源コード３０がロボット本体１２と壁の間に多少を余
裕をもって横たわる状態とする。

【００２１】なお、図４に示した室内の凸壁ＣＤＥＦを
端点Ｃから端点Ｄにかけてロボット本体１２が走行する
場合は、周回案内の役目を果している壁に向き合う超音
波センサ２６の出力を取り込む。その結果、端点Ｄをち
ょっと過ぎた時点で、それまで周回案内していた壁が切
れたことが分かると、ロボット本体１２の本体幅よりも
狭い壁のポケットが原因で壁が切れたり、或は壁は切れ
ていても方向転換余地が無いような場合を除き、ロボッ
ト本体１２を指定距離だけ前進させる。次に、ロボット
本体１２を壁に沿って方向転換させる。なお、この場合
の方向転換は、ロボット本体１２の中心部を中心にして
行うため、外輪側の後輪１４と内輪側の後輪１４を互い
に逆の方向に同速度で回転駆動する。このとき、キャプ
スタンローラ３３も僅かに正転駆動され、ロボット本体
１２の横幅に若干満たない程度の僅かな長さだけ電源コ
ード３０を繰り出すことにより、電源コード３０が不要
に緊張しないよう配慮してある。

【００２２】ロボット本体１２が部屋壁に沿って一周し
て起点Ａにまで戻ると、ロボット本体１２の現在位置が
起点Ａであることが判定され、周回走行を完了する。そ
して、ロボット本体１２の周回中に得られた閉曲面ＡＢ
ＣＤＥＦＧＨの起点Ａ（０，０）と各方向転換点Ｂ
（０，Ｙ２），Ｃ（Ｘ１，Ｙ２），Ｄ（Ｘ１，Ｙ１），
Ｅ（Ｘ２，Ｙ１），Ｆ（Ｘ２，Ｙ２），Ｇ（Ｘ３，Ｙ
２），Ｈ（Ｘ３，０）の各座標から、ＣＰＵ２２は部屋
の大きさと形状を知ることができる。すなわち、周回し
た部屋は、縦がＹ２，横がＸ３の矩形をベースに縦Ｙ２
−Ｙ１，横Ｘ２−Ｘ１の凸壁をもつ形状であることが判
る。一方また、図４に一点鎖線で示したように、部屋に
中に障害物が存在した場合は、閉曲線ＩＪＫＬに囲まれ
た障害物の各端点Ｉ（Ｘ４，Ｙ３），Ｊ（Ｘ４，Ｙ
４），Ｋ（Ｘ５，Ｙ４），Ｌ（Ｘ５，Ｙ３）の各座標か
ら障害物の位置と形状を知ることができる。

【００２３】なお、マッピング動作が完了すると、ロボ
ット本体１２はそれまで走行してきた経路を逆方向に走
行し、モータ２０を逆転駆動し、電源コード３０をコー
ドリール３２に巻き戻しながら起点Ａに戻る。これは、
ロボット本体１２が周回を終えて起点Ａに達した時点で
は、電源コード３０がそっくりそのまま周回軌跡に沿っ
て残留するため、ロボット本体１２を起点Ａに止めたま
ま電源コード３０を巻き戻したときに、電源コード３０
が障害物等に巻き付いて絡んでしまうといった事故を防
止するためである。従って、部屋のなかに障害物が存在
しないことが判明している場合であれば、ロボット本体
１２は停止させたまま電源コード３０だけを巻き戻して
もよい。

【００２４】また、電源コード３０の巻き戻しを終える
と、いよいよクリーニング作業に着手するわけである
が、ここではジグザグ走行による全面走破といった走行
様式を実行する上で、回数のより少ない方向転換をもっ
て短時間で清掃作業が完了するよう、ジグザグ走行の走
行方向が決定される。その結果、ここでは、起点Ａに待
機するロボット本体１２が真向いの壁に向けて前進する
方向が選択されたものとする。この場合も、ロボット本
体１２は、直進走行中も接触センサ２５による接触検出
と超音波センサ２６による距離計測及び積算距離計２４
による現在位置の確認作業を続ける。一方また、キャプ
スタンモータ４６は、ロボット本体１２の直進走行期間
中は、ロボット本体１２の走行速度と同速度で電源コー
ド３０を繰り出すよう、キャプスタンローラ３３を所定
速度で回転駆動する。このため、起点Ａからの壁際走行
では、電源コード３０はロボット本体１２の走行に連動
して必要な長さだけ繰り出される。

【００２５】こうして、ロボット本体１２が真向いの壁
に到達すると、前方監視用の超音波センサ２６の出力か
ら、方向転換点に到達したことが検出される。方向転換
点への到達を判断したあと、マップ上の距離と実際に走
行したさいの距離に誤差があるかどうかがチェックさ
れ、誤差がある場合は、その分だけロボット本体１２を
修正移動させたのち、ロボット本体１２の走行を停止す
る。そして、ロボット本体１２が停止すると、ロボット
本体１２は往路方向とはちょうど逆向きに１８０度方向
転換する。このとき、電源コード３０はロボット本体１
２の縦方向の長さに横幅を加えた長さに若干満たない程
度の長さだけコードリール３２から繰り出される。しか
し、方向転換が完了したあとで直進走行に移行したとき
は、方向転換に要した電源コード３０の長さ分の巻き取
りは行わず、往路の前進距離分だけ前記電源コード３０
を巻き戻しながら、復路を走行する。このため、復路終
点で再び隣の往路に移行したときに、上記方向転換に要
した電源コード３０の長さ分の余裕をもって、壁際に電
源コード３０が残留することになる。ここでは、起点Ａ
に近い壁に沿って蛇行するように電源コード３０が残留
する。

【００２６】こうして、図５に示したように、壁から壁
へジグザグ走行を繰り返しながら、ロボット本体１２に
よる部屋の清掃が行われる。そして、部屋全体の清掃を
終えてロボット本体１２が端点Ｈ（Ｘ３，０）に到達す
ると、超音波センサ２６により壁までの距離を計測す
る。そして、そのときの計測結果から、マップ上の掃除
領域と実際にしたこれまでの掃除領域との間に誤差がな
いかどうか判定する。領域誤差が生じている場合は、ロ
ボット本体１２の現在位置の座標を補正し、部屋の中央
部に掃除残し部分がある場合は、掃除残し部分の清掃を
完了し、最後にロボット本体１２を起点Ａに戻し、クリ
ーニング動作を終える。また、電源コード３０に対して
は、例えば５ｍが繰り出されるたびに、エンコーダ３６
の出力を積算した値とポテンショメータ３５の出力とを
照合することで、繰り出し長さを正確に管理することが
できる。

【００２７】このように、上記自律走行ロボット１１に
よれば、自律走行に必要な走行経路をロボット本体１２
自らが決定し、決められた走行様式に忠実な走行を実現
することができる。また、自律走行するロボット本体１
２と外部電源を結ぶ電源コード３０を、ロボット本体１
２の自律走行に連動して搬送制御する構成としたから、
ロボット本体１２がいかなる場所に移動しようとも、ロ
ボット本体１２の走行に合わせて必要量の電源コード３
０を搬送することができる。従って、電源コード３０が
弛んでロボット本体１２の走行路を妨害したり、或は電
源コード３０が緊張してロボット本体１２の走行を阻害
したりするといったことはなく、常に適切な長さだけ繰
り出された電源コード３０をもってロボット本体１２に
対して確実に給電することができる。

【００２８】また、キャプスタンローラ３３の正逆転に
より電源コード３０を繰り出したり巻き取ったりするた
め、繰り出し時も巻き取り時も常に電源コード３０を能
動的に支配することができ、これによりロボット本体１
２の前進や後退或は方向転換といった様々な走行態様に
合わせた確実なコード搬送が可能であり、またコードリ
ール３２に対してはコードガイド３４が電源コード３０
を整列させて巻き取らせるため、ポテンショメータ３５
の出力から電源コード３０の繰り出し長さを正確に計測
することができ、ロボット本体１２の走行に合わせて電
源コード３０を適切に搬送制御することができる。ま
た、コードリール３２の回転角をポテンショメータ３５
にて検出することで、電源コード３０の繰り出し長さを
絶対量として計測することができ、これにより電源投入
前に行われる電源コード３０と外部電源との接続のさい
に繰り出された電源コード３０の長さを、ロボット本体
１２の電源投入とともに計測し、その後のロボット本体
１２の走行に伴う電源コード３０の搬送制御に役立てた
り、或はロボット本体１２が一定距離だけ走行した時点
で電源コード３０の繰り出し長さを適宜修正したりする
ことができる。さらにまた、電源コード３０に当接して
回転するローラ５４の回転量をエンコーダ３６にて検出
するようにしたので、電源コード３０の繰り出し速度を
エンコーダ３６の出力から直接把握したり、或はエンコ
ーダ３６の出力を積算することで電源コード３０の繰り
出し長さを計測することができ、また計測結果をポテン
ショメータ３５により検出した電源コード３０の繰り出
し長さと照合することで、電源コード３０の繰り出し長
さをより正確に管理することができる。また、電源コー
ド搬送装置３１が、ロボット本体１２の走行速度に応じ
た速度で電源コード３０を搬送したり、或はロボット本
体１２の走行距離に応じた搬送量をもって電源コード３
０を搬送することで、電源コード３０の搬送を多面的に
管理し、常に適切な搬送制御が可能である。

【００２９】また、電源コード搬送装置３１は、ロボッ
ト本体１２が前進又は後退しながら直進走行するさい
に、その走行速度と同速度で電源コード３０を搬送する
ことにより、ロボット本体１２の前進又は後退に合わせ
て同速度で電源コード３０を繰り出したり或は巻き取っ
たりし、電源コード３０が弛んだり緊張したりする不都
合を確実に排除することができ、これにより電源コード
３０がロボット本体１２の走行路を妨害したり、走行の
妨げとなったりする不都合を確実に排除することができ
る。また、ロボット本体１２が前進しながら方向転換す
るときは、外輪速度と内輪速度を相加平均して得られる
繰り出し速度をもって電源コード３０を搬送するため、
直進走行と異なり外輪側と内輪側とで走行速度に違いが
でる方向転換時に、電源コード３０に要求される適正な
繰り出し速度を割り出し、電源コード３０を正確に搬送
することができる。さらにまた、ロボット本体１２が後
退しながら方向転換するときは、走行を妨げないよう所
定の繰り出し量だけ電源コード３０を搬送するため、電
源コード３０がロボット本体１２の走行の妨げにならな
いよう配慮することができ、また方向転換を伴った後退
は全体としては希なケースであるため、その間になされ
た電源コード３０の繰り出し量さえ把握しておけば、次
の走行モードに移行したときに電源コード３０を適宜量
巻き取ることで弛みを解消することができる。また、ロ
ボット本体１２が、往路に沿って直進し、反対方向に方
向転換したのち復路に沿って直進するさいに、往路の前
進距離分だけ電源コード３０を巻き取ることにより、方
向転換にさいして多少電源コード３０を繰り出したとし
ても、この繰り出し量は電源コード３０の曲げに伴う許
容誤差として残し、実際には復路の前進に合わせて前進
距離分だけ電源コード３０を巻き取ればよく、これによ
り電源コード３０の搬送制御を簡単化し、同時にまた方
向転換点における電源コード３０の緊張を排除して安全
な方向転換が可能である。

【００３０】なお、上記実施例では、自律走行ロボット
１１を掃除ロボットに適用した場合を例にとったが、掃
除ロボット以外に、例えば工場内での部品搬送に用いる
搬送ロボットや、或は深海での海底探査に用いる探査ロ
ボットなどへの適用も可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の自律走
行ロボットによれば、自律走行するロボット本体と外部
電源を結ぶ電源コードを、ロボット本体の自律走行に連
動して搬送制御する構成としたから、ロボット本体がい
かなる場所に移動しようとも、ロボット本体の走行に合
わせて必要量の電源コードを搬送することができ、従っ
て電源コードが弛んでロボット本体の走行路を妨害した
り、或は電源コードが緊張してロボット本体の走行を阻
害したりするといったことはなく、常に適切な長さだけ
繰り出された電源コードをもってロボット本体に対して
確実に給電することができる等の優れた効果を奏する。

【００３２】また、電源コード搬送手段を、電源コード
を巻き取るコードリールと、モータ動力により正逆転駆
動され、電源コードの繰り出し又は巻き取りを行うキャ
プスタンローラと、電源コードを案内しコードリールに
整列させて巻き取らせるコードガイドと、電源コードの
繰り出し長さを計測する計測手段から構成したので、キ
ャプスタンローラの正逆転により電源コードを繰り出し
たり巻き取ったりするため、繰り出し時も巻き取り時も
常に電源コードを能動的に支配することができ、これに
よりロボット本体の前進や後退或は方向転換といった様
々な走行態様に合わせた確実なコード搬送が可能であ
り、またコードリールに対してはコードガイドが電源コ
ードを整列させて巻き取らせるため、計測手段の出力か
ら電源コードの繰り出し長さを正確に計測することがで
き、ロボット本体の走行に合わせて電源コードを適切に
搬送制御することができる等の効果を奏する。

【００３３】また、電源コードの繰り出し長さを計測す
る計測手段を、コードリールの回転角を検出するポテン
ショメータで構成することにより、電源コードの繰り出
し長さを絶対量として計測することができ、これにより
電源投入前に行われる電源コードと外部電源との接続の
さいに繰り出された電源コードの長さを、ロボット本体
の電源投入とともに計測し、その後のロボット本体の走
行に伴う電源コードの搬送制御に役立てることができ、
またロボット本体が一定距離だけ走行した時点で電源コ
ードの繰り出し長さを適宜修正したりすることができる
等の効果を奏する。

【００３４】また、電源コードの繰り出し長さを計測す
る計測手段を、電源コードに当接して回転するローラの
回転量を検出するエンコーダで構成することにより、エ
ンコーダの出力から電源コードの繰り出し速度を直接計
測したり、或はエンコーダの出力を積算することで電源
コードの繰り出し長さを計測することができ、また計測
結果をポテンショメータ等により検出した電源コードの
繰り出し長さと照合することで、電源コードの繰り出し
長さをより正確に管理することができる等の効果を奏す
る。

【００３５】また、コード搬送制御手段を、ロボット本
体の走行速度を検出する走行速度検出手段と、検出され
た走行速度から電源コードに必要な搬送速度を決定する
コード搬送速度決定手段から構成することにより、ロボ
ット本体の走行速度に合わせた電源コードの繰り出し或
は巻き取りが可能であり、速度の点から電源コードの搬
送管理を行うことができ、またコード搬送制御手段を、
ロボット本体の走行距離を検出する走行距離検出手段
と、検出された走行距離から電源コードに必要な搬送量
を決定するコード搬送量決定手段から構成することによ
り、ロボット本体の走行距離に合わせた電源コードの繰
り出し或は巻き取りが可能であり、例えば走行速度に合
わせた搬送速度とのずれが蓄積される前に、走行距離に
合わせた搬送量をもって電源コードの繰り出し量の修正
が可能である等の効果を奏する。

【００３６】また、この発明の自律走行ロボットの電源
コード搬送方法によれば、外部から電源コードを介して
給電されて自律走行する自律走行ロボットが、前進又は
後退しながら直進走行するさいに、その走行速度と同速
度で前記電源コードを搬送することにより、自律走行ロ
ボットの前進又は後退に合わせて同速度で電源コードを
繰り出したり巻き取ったりすることで、電源コードが弛
んだり緊張したりする不都合を確実に排除することがで
き、これにより電源コードが自律走行ロボットの走行路
を妨害したり、走行の妨げとなったりする不都合を確実
に排除することができる等の効果を奏する。

【００３７】また、外部から電源コードを介して給電さ
れて自律走行する自律走行ロボットが、前進しながら方
向転換するさいに、外輪速度と内輪速度を相加平均して
得られる繰り出し速度をもって電源コードを搬送するこ
とにより、直進走行と異なり外輪側と内輪側とで走行速
度に違いがでる方向転換時に、電源コードに要求される
適正な繰り出し速度を割り出し、電源コードを正確に搬
送することができる等の効果を奏する。

【００３８】また、外部から電源コードを介して給電さ
れて自律走行する自律走行ロボットが、後退しながら方
向転換するさいに、走行を妨げないよう所定の繰り出し
量だけ電源コードを搬送することにより、通常は自律走
行ロボットの後退とともに電源コードを巻き取るのであ
るが、方向転換を伴った後退にさいしては特別に電源コ
ードを所要量だけ繰り出すことで、電源コードが自律走
行ロボットの走行の妨げにならないよう配慮することが
でき、また方向転換を伴った後退は全体としては希なケ
ースであるため、その間になされた電源コードの繰り出
し量さえ把握しておけば、次の走行モードに移行したと
きに電源コードを適宜量巻き取ることで弛みを解消する
ことができる等の効果を奏する。

【００３９】また、外部から電源コードを介して給電さ
れて自律走行する自律走行ロボットが、往路に沿って直
進し、反対方向に方向転換したのち復路に沿って直進す
るさいに、往路の前進距離だけ電源コードを巻き取るこ
とにより、方向転換にさいして多少電源コードを繰り出
したとしても、この繰り出し量は電源コードの曲げに伴
う許容誤差として残し、実際には復路の前進に合わせて
前進距離だけ電源コードを巻き取ればよく、これにより
電源コードの搬送制御を簡単化し、同時にまた方向転換
点における電源コードの緊張を排除し、安全な方向転換
を可能とすることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の自律走行ロボットの一実施例を示す
斜視図である。

【図２】図１に示した自律走行ロボットのセンサ配置を
示す平面図である。

【図３】図１に示した自律走行ロボットの電源コード搬
送装置部分の斜視図である。

【図４】図１に示した自律走行ロボットの周回走行軌跡
を示す図である。

【図５】図１に示した自律走行ロボットの掃除経路を示
す図である。

【図６】図１に示した自律走行ロボットの方向転換動作
を説明するための図である。

【図７】従来の自律走行ロボットの一例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１１ 自律走行ロボット １２ ロボット本体 ２１ 走行速度検出手段（エンコーダ） ２２ コード搬送速度決定手段，コード搬送量決定手段
（ＣＰＵ） ２４ 走行量検出手段（積算距離計） ３０ 電源コード ３１ 電源コード搬送手段（電源コード搬送装置） ３２ コードリール ３３ キャプスタンローラ ３４ コードガイド ３５ 計測手段（ポテンショメータ） ３６ 計測手段（エンコーダ）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自律走行するロボット本体と、このロボ
   ット本体と外部電源を結ぶ電源コードを搬送する電源コ
   ード搬送手段と、この電源コード搬送手段による電源コ
   ードの搬送を前記ロボット本体の自律走行に連動して制
   御するコード搬送制御手段とを具備することを特徴とす
   る自律走行ロボット。
2. 【請求項２】前記電源コード搬送手段は、電源コードを
   巻き取るコードリールと、モータ動力により正逆転駆動
   され、前記電源コードの繰り出し又は巻き取りを行うキ
   ャプスタンローラと、前記電源コードを案内し前記コー
   ドリールに整列させて巻き取らせるコードガイドと、前
   記電源コードの繰り出し長さを計測する計測手段からな
   ることを特徴とする請求項１記載の自律走行ロボット。
3. 【請求項３】前記計測手段は、前記コードリールの回転
   角を検出するポテンショメータであることを特徴とする
   請求項２記載の自律走行ロボット。
4. 【請求項４】前記計測手段は、前記電源コードに当接し
   て回転するローラの回転量を検出するエンコーダである
   ことを特徴とする請求項２記載の自律走行ロボット。
5. 【請求項５】前記コード搬送制御手段は、前記ロボット
   本体の走行速度を検出する走行速度検出手段と、検出さ
   れた前記走行速度から前記電源コードに必要な搬送速度
   を決定するコード搬送速度決定手段を有することを特徴
   とする請求項１記載の自律走行ロボット。
6. 【請求項６】前記コード搬送制御手段は、前記ロボット
   本体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、検出さ
   れた前記走行距離から前記電源コードに必要な搬送量を
   決定するコード搬送量決定手段を有することを特徴とす
   る請求項１記載の自律走行ロボット。
7. 【請求項７】外部から電源コードを介して給電されて自
   律走行する自律走行ロボットが、前進又は後退しながら
   直進走行するさいに、その走行速度と同速度で前記電源
   コードを搬送することを特徴とする自律走行ロボットの
   電源コード搬送方法。
8. 【請求項８】外部から電源コードを介して給電されて自
   律走行する自律走行ロボットが、前進しながら方向転換
   するさいに、外輪速度と内輪速度を相加平均して得られ
   る繰り出し速度をもって電源コードを搬送することを特
   徴とする自律走行ロボットの電源コード搬送方法。
9. 【請求項９】外部から電源コードを介して給電されて自
   律走行する自律走行ロボットが、後退しながら方向転換
   するさいに、走行を妨げないよう所定の繰り出し量だけ
   電源コードを搬送することを特徴とする自律走行ロボッ
   トの電源コード搬送方法。
10. 【請求項１０】外部から電源コードを介して給電されて
    自律走行する自律走行ロボットが、往路に沿って直進
    し、反対方向に方向転換したのち復路に沿って直進する
    さいに、往路の前進距離だけ前記電源コードを巻き取る
    ことを特徴とする自律走行ロボットの電源コード搬送方
    法。