JPH09269810A - 移動体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 さまざまな環境に対応した動作が可能で、か
つ操作方法が簡単な作業ロボットの制御装置を提供す
る。 【解決手段】 たとえば右回転動作において、作業ロボ
ットの周囲の障害物の位置に応じた複数の右回転動作シ
ーケンスを装置は記憶する（Ａ〜Ｊ）。操作者がコント
ローラより「右回転」などの単純な命令を入力すると、
作業ロボットは周囲の環境をセンサにより把握し、記憶
された動作シーケンス（Ａ〜Ｊ）から最も適切な１つの
動作を選択し、選択された動作を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は移動体制御装置に
関し、特に操作者から命令を入力することにより、移動
体を入力された命令に従って制御するための移動体制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より移動するロボットなどを制御す
るための方法や装置が以下の公報において開示されてい
る。

【０００３】特開平６−２１４６４５号公報において移
動ロボットの制御方法とその装置が開示されている。操
作者がコントローラから移動命令を入力すると、ロボッ
トは指示されたとおりの命令を実行する。命令は前進や
後退などの単純な命令しか持ち合わせていない。操作者
はロボットの置かれている環境を勘案して、最適な命令
を送信する必要があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ロボットの制御方法では、操作者が前進等の命令を入力
したときに実行される動作は決められていた。たとえ
ば、回転動作をロボットに行なわせたいとき、ロボット
の周囲に障害物があるときには、操作者はロボットが置
かれた環境を把握し、壁面回避などのために主目的以外
の動作を含んだ最も適切な動作を自ら選択し、リモコン
などを介してロボットに指示する必要があった。このこ
とはロボットの操作を複雑なものとし、ロボットに対す
る細かな知識が操作者に要求されることにつながってい
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明は、操作
者が細かな知識を持っていなくても、単純な操作で移動
体を適切に制御することのできる移動体制御装置を提供
することをその目的としている。

【０００６】上記目的を達成するため、請求項１に記載
の装置は１つの命令に対応する複数の動作を記憶する記
憶手段と、操作者から移動体の動作に関する命令を入力
する入力手段と、移動体の置かれた環境を認識する認識
手段と、認識された環境に基づいて、入力された命令に
対応する１つの動作を記憶手段から選択する選択手段と
を備える。

【０００７】請求項１に記載の発明によると、入力され
た命令に対応する複数の動作の中から、移動体の置かれ
た環境に基づいて１つの動作が選択されるため、操作者
は細かな知識を持つことなく単純な操作で移動体を適切
に移動させることが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次にこの発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して詳しく説明する。図中同一符号は同
一または相当部分を示す。

【０００９】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態における自走式清掃ロボット１とそのコン
トローラ２の外観を示す斜視図である。

【００１０】図を参照して、清掃ロボット１は壁などと
の接触を検知するための接触センサ７と、壁などとの間
の距離を測定し、壁などに倣った走行を実現するための
倣いセンサ８ａ〜８ｄと、不織布を回転させることによ
り、床面に対して清掃作業を行なう清掃作業部３１と、
ユーザに対し操作ガイダンスやエラーメッセージなどを
表示する表示部１８と、作業を開始させるための作業開
始ボタン９０とを備えている。また、メモリカード１３
を清掃ロボット１に挿入することにより、記憶された命
令を清掃ロボット１は実行することが可能である。

【００１１】清掃ロボット１は、駆動輪を備える走行部
と、車体部と清掃作業部とから構成される。走行部と車
体部とは相対的に回動自在に構成される。清掃作業部３
１は車体部に取付られている。

【００１２】図２はコントローラ２の平面図である。図
を参照して、コントローラ２は清掃ロボット１を遠隔操
作したり、走行や作業を教示するために用いられる。コ
ントローラの入力部として、動作シフトボタン群４０
と、方向指定のための十字カーソルボタン３５と、モー
ドを切替えるためのモード切替ボタン３６と、清掃ロボ
ットの動作の開始を指示するための開始ボタン３７と、
動作の停止を指示するための停止ボタン３８と、動作を
一旦停止させるための一旦停止ボタン３９と、設定の取
消を行なう取消ボタン５２と、入力されたデータの設定
を行なうための設定ボタン５３と、電源スイッチ４６と
が配設されている。動作シフトボタン群４０は、車体部
の向きは変えずに走行部の向きのみを左右に回転させる
走行部回転ボタン４１、車体部と走行部とを同時に回転
させる車体部回転ボタン４２、清掃作業部３１を車体部
に対して左右に移動させるための清掃作業部スライドボ
タン４３、Ｕターン動作を指定するＵターンボタン４
４、ジグザグ走行を指定するためのジグザグボタン４５
を含む。これらのボタンを組合せて使用することで、清
掃ロボットの遠隔操作、作業の教示、編集などの操作が
行なわれる。

【００１３】またコントローラ２は液晶表示装置により
構成される表示部４９を有している。表示部４９にはジ
グザグ走行の設定メニューなどが表示される。ユーザは
表示部４９を見ながら、十字カーソルボタン３５や設定
ボタン５３などを用いることにより、データを入力する
ことが可能である。

【００１４】従来のコントローラでは、右回転、左回転
などの具体的な動作をそれぞれ対応した１つのボタンに
結びつける方法がとられていた。そのため、ロボットの
動作が複雑になるに従って、コントローラのボタン数が
増えて、コントローラが大きくなったり、操作者が必要
なボタンを探すことが困難になるという課題を有してい
た。しかし、本実施の形態におけるコントローラでは、
動作シフトボタン群と十字カーソルボタンとをコントロ
ーラの左右に振り分けているために、コントローラを両
手で支えた状態で、操作者は左手側の動作シフトボタン
群で作業内容を選択し、右手側の十字カーソルボタンで
動作方法を選択するという使用方法が可能となった。

【００１５】このようなコントローラのボタンの配置を
採用することによって、ロボットの複雑な動作を、感覚
的に容易な理解が可能な操縦方法で指示することが可能
となった。またコントローラのボタン数を減らすことが
可能となり、これによりコントローラのコストダウンを
図るとともに、さらに使用者にとっては作業させる対象
のロボットを注視した状態でコマンドを入力することが
可能となった。

【００１６】またコントローラは入力部（各種ボタン）
から指定された命令を本体へ送信したり、本体の内部状
況や周辺状況を本体から受信するための通信部を搭載し
ている。本体からコントローラへの通信方法としては、
赤外線や電波、有線などが考えられるが、本体とコント
ローラの置かれる環境によって最も適した方法を選択す
ることが可能である。本実施の形態においては、電磁波
の発生により他の装置の誤動作を招くことがないように
赤外線通信を採用することとした。

【００１７】コントローラの表示部４９は液晶ディスプ
レイから構成される。表示部４９は入力ガイダンスや、
本体側に送信したコマンド、本体がコマンドを実行した
結果、各種のエラーメッセージなどユーザに必要な情報
を表示することが可能である。また、コントローラは通
信部以外にも外部インタフェースを有し、パーソナルコ
ンピュータやプリンタなどの外部機器と直接的または間
接的に接続可能な構成となっている。入力部、通信部お
よび表示部はコントローラ制御部に接続され、これによ
って制御されている。さらに、コントローラはコントロ
ーラ制御部内蔵メモリまたは外部メモリを有しており、
コントローラから送信された命令や本体側から返信され
た動作命令群を記憶することができる。

【００１８】自動走行などで使用する走行および作業デ
ータは、教示モードで作成したデータを用いてもよい
し、または本実施の形態では記載しないが、パーソナル
コンピュータなどの編集装置を使用して、実際の走行を
せずに表示画面上で前進、後退、回転などの動作を入力
したり、また作業する範囲の情報を入力し、それをもと
に編集装置上で直進距離やＵターンのピッチ、作業部の
移動などを自動生成することにより得た走行および作業
データを用いることとしてもよい。

【００１９】図３は図１の清掃ロボット本体１の構成を
示す平面図である。図を参照して、清掃ロボットは走行
部と車体部と清掃作業部とを備えている。走行部には、
ロボットの駆動を行なうための駆動輪３ａ，３ｂと、駆
動輪に接続され、ロボットの移動距離を検出するための
距離検出計（エンコーダ）７９ａ，７９ｂと、ロボット
のバランスをとるための従動輪４ａ，４ｂとを備えてい
る。

【００２０】車体部は前述の接触センサ７と、倣いセン
サ８ａ〜８ｄと、ロボットの前方および左右の障害物ま
での距離を検出する測距センサ６ａ〜６ｃとを含む。

【００２１】清掃作業部３１は、車体部に接続される。
清掃作業部３１は、その各々が回転することにより洗剤
の塗布などを行なうためのロータ９ａ〜９ｄを含んでい
る。

【００２２】図４および５は走行部の具体的な構成を示
す平面図である。図を参照して、走行部３０は、２つの
駆動輪３ａ，３ｂと、駆動輪を駆動するための駆動輪駆
動モータ６０ａ，６０ｂを備えている。図示しないエン
コーダ７９は駆動輪の回転数を読取り、清掃ロボットが
走行した距離を計測する。走行部には２つの従動輪４
ａ，４ｂが設けられている。従動輪は清掃ロボットの重
量を駆動輪とともに担っている。図示されるように、２
つの従動輪４ａ，４ｂは、中心線Ｘ−Ｘ′の垂線Ｙ−
Ｙ′の延長線上に中心線から対称に配置される。従動輪
の少なくとも一方には図示されないサスペンション機構
が設けられている。サスペンション機構には凹凸がある
ような床面の走行時においても、駆動輪が必ず床面に設
置し、駆動輪のスリップや空転を防ぎ、安定した走行と
エンコーダの検出誤差を少なくするという効果を有して
いる。

【００２３】直進走行時においては、２つの駆動用モー
タは同方向に回転する。これにより図４の矢印“Ａ”方
向にロボットは移動することが可能である。

【００２４】また回転動作を行なう際には、２つの駆動
用モータはそれぞれ逆方向に回転される。これにより、
図５の矢印“Ｂ”で示される方向にロボット本体は回転
することが可能である。なお、回転動作時には、図５に
示されるように従動輪４ａ，４ｂは回転動作に適合する
ように、垂線Ｙ−Ｙ′に直交する方向に向きが変わる。

【００２５】さらに駆動輪の駆動の比率を制御すること
で、カーブ走行を行なうことができる。

【００２６】図６は走行部と車体部とを相対的に回動さ
せる車体部回転機構の構成を示す図である。

【００２７】図示されるように、走行部フレーム６６は
ベアリング内輪保持具６７でベアリング内輪６１に固定
されている。また、ベアリング外輪６２には、車体部回
転駆動歯車６３がベアリング外輪保持具６４により固定
されている。さらにベアリング外輪保持具６４には、車
体部フレーム６５が固定されている。

【００２８】さらに、走行部フレーム６６には車体部回
転用モータ６８が装着されている。モータ６８はギアを
介して、車体部回転駆動歯車６３を駆動する。さらに、
車体部回転駆動歯車６３には、ギアを介して、図示しな
いポテンショメータが取付けられており、走行部に対す
る車体部の回転角度を正確に検出することが可能であ
る。

【００２９】このような構成により、走行部に対して車
体部は独立して回転可能な構成をとっている。

【００３０】本実施の形態においては、車体回転用モー
タとしてステッピングモータが採用されている。しかし
ながらステッピングモータに代えてサーボモータを採用
してもよい。

【００３１】この車体回転機構により、車体部を走行部
のＹ−Ｙ′軸に対して、約−９０°〜＋９０°まで回転
することができる。

【００３２】さらに、走行部の回転中心近くにはジャイ
ロセンサが装着され、走行部の回転角度を検出したり、
直進走行の制御を行なうために使用される。走行部の駆
動輪駆動用モータや車体回転駆動用モータ、ジャイロセ
ンサなどは車体部にある図示しない電源部と走行部ＣＰ
Ｕにより制御される。駆動用モータや車体回転駆動用モ
ータ、ジャイロセンサおよび走行部ＣＰＵの電源供給線
や制御線は、走行部と車体部とをつなぐリング型の車体
回転用ベアリングの中心部を通すことにより、走行部と
車体部の回転による配線の大きなねじれや引きつりが生
じることが防止されている。

【００３３】車体部の外部ケースは走行部を覆うような
形になっている。車体部外部ケースには、清掃ロボット
が壁際を走行するために使用する倣いセンサが取付けら
れており、その倣いセンサはまた障害物や壁があること
を認識するためのセンサとしても用いられる。

【００３４】車体部には、側面や前後面に作業部周辺の
空間や物体の存在や物体までの距離、壁の有無、床面の
変化など、作業ロボットの周辺環境を認識するための赤
外線測距センサ４と接触センサ７が取付られている。

【００３５】なお本実施の形態においては、赤外線セン
サを使用したが、環境を認識することができるものなら
センサとして採用することができる。たとえば超音波セ
ンサ、テレビカメラなどを用いることが可能である。ま
た、本体カバー全体はバンパーセンサになっており、清
掃ロボットが障害物や壁に接触したことが検知できるよ
うになっている。

【００３６】図７は清掃作業部の構成を示す平面図であ
る。清掃作業部は清掃作業を行なうための部分である。
洗浄液が洗浄液タンク８５から、導出されたチューブ７
２を通じて、滴下口７１ａ〜７１ｄにより床面に滴下さ
れる。モータにより駆動されるロータ９ａ〜９ｄが回転
することにより洗浄液の塗り伸ばしと、床面の圧擦が行
なわれ、これにより清掃が行なわれる。洗浄液の滴下は
一定量を安定供給するためにポンプ２２が用いられてい
る。

【００３７】清掃作業部にはロータ９ａ〜９ｄが複数備
えられている。そのうち少なくとも１つに配置したロー
タ回転センサ７４の検出結果を用いて、ポンプ２２の動
作のタイミングがとられる。これによりロータに直接洗
浄液が当たることがないように、洗浄液の滴下を行なう
ことが可能である。

【００３８】さらに、滴下口近くに液検出センサ７３が
設けられており、洗浄液の導出状況を検知できるように
なっている。

【００３９】図８は液検出センサ７３の動作原理を説明
するための図である。液検出センサは、発光ダイオード
などにより構成される投光部７５と、フォトダイオード
などにより構成される受光部７６と屈折率の高い透明樹
脂ブロック７７とを備える。チューブ７２は透明で、そ
の屈折率は透明樹脂ブロック７７の屈折率とほぼ等し
く、チューブ７２と透明樹脂ブロック７７とは密着して
いる。投光部７５より出射された光が受光部７６で検出
されることにより、洗浄液がチューブ内にあるか否かが
検出される。

【００４０】図８（Ａ）に示されるように、洗浄液がチ
ューブ７２内に存在していなければ、投光部７５より出
射された光はチューブ７２の内壁面で全反射される。こ
れに対し、図８（Ｂ）を参照して、チューブ７２内に洗
浄液が満たされている場合には、洗浄液の屈折率がチュ
ーブ７２の屈折率に近い値のため、投光部７５より出射
された光は、チューブ７２を透過する。これにより洗浄
液がチューブ内にあるか否かの検出が行なわれる。

【００４１】このようにして構成されたセンサは小型で
あるため、ロータや滴下口の邪魔をすることなく配置す
ることが可能である。

【００４２】液検出のためのセンサとしては、他に音波
を用いるセンサ、光を透過させその光量を検出するセン
サなどを用いることが可能である。

【００４３】なお清掃作業部全体は車体部に対して清掃
部移動モータにより左右に移動可能である。

【００４４】図９は図１に示される清掃ロボット１の回
路構成を示すブロック図である。図を参照して、清掃ロ
ボット１は大きくはロボットの走行制御を行なう走行制
御部３２と、清掃作業の制御を行なう清掃作業制御部３
３とから構成される。

【００４５】走行制御部３２は、走行部の処理を司る走
行部ＣＰＵ２７と、左右各々の駆動輪３ａ，３ｂの駆動
制御を行なう駆動制御部１４ａ，１４ｂと、車体部と走
行部とを相対的に回転させるための回転制御部６９と、
走行制御手順等を記憶する走行制御部メモリ２８とから
構成される。

【００４６】走行制御部３２には、左右の駆動輪の回転
量から清掃ロボットの走行距離を検出する距離検出計
（エンコーダ）７９ａ，７９ｂと、清掃ロボットの周辺
の環境を認識するための測距センサ６と、走行部と車体
部とを相対的に回転させるための回転モータ６８とが接
続されている。

【００４７】清掃作業制御部３３は、清掃作業部の処理
を司る作業部ＣＰＵ１２と、表示部１８での表示の制御
を行なう表示制御部１９と、本体の作業の開始、停止や
電源の投入などを行なうための入力部１６での入力制御
を行なう入力制御部１７と、メモリカード１３の読取を
行なうメモリカード読取部７７と、コントローラとの間
で通信を行なう通信部１１と、洗剤を滴下するためのポ
ンプ２２を制御するポンプ制御部２３と、ロータ９を制
御するロータ制御部１５と、清掃作業部を移動させるた
めのモータ２５を駆動する清掃部移動制御部２６と、電
源回路２１とを備える。

【００４８】また、清掃作業制御部３３には、洗剤の滴
下を検出する液検出センサ７３と、接触センサ７と、ジ
ャイロセンサ７８と、倣いセンサ８と、バッテリ２０と
が接続されている。

【００４９】作業部ＣＰＵ１２と走行部ＣＰＵ２７とは
相互に接続されている。なお走行作業部メモリ２８は送
信された命令や、外部環境をも記憶する。このようなメ
モリは作業部ＣＰＵに内蔵のものを使用したり、メモリ
カードのような着脱可能なものを使用してもよい。

【００５０】図１０はコントローラ２の回路構成を示す
ブロック図である。図を参照して、コントローラは、コ
ントローラの制御を行なうコントローラ制御部ＣＰＵ５
１と、表示部４９の制御を行なう表示制御部８１と、前
述のボタンなどにより構成される入力部８０の制御を行
なう入力制御部４７と、清掃ロボット１との間で通信を
行なうための通信部４８と、通信部の制御を行なう通信
制御部８２と、バッテリ８３と、外部インタフェース５
０とを備える。

【００５１】外部インタフェース５０を介して、コント
ローラ２はパーソナルコンピュータやプリンタなどの外
部機器と接続可能である。

【００５２】次に清掃ロボットの制御方法について説明
する。清掃作業ロボットは、コントローラとともに使用
してコントローラより清掃ロボットを遠隔操作したり、
作業の教示や編集を行なう使い方２と、コントローラは
用いずに清掃作業ロボット単体で使用して、清掃作業ロ
ボットに挿入されている外部のメモリカードに入力され
ている作業を再生する使い方１とを併有する。

【００５３】普段の清掃作業では、普通コントローラ２
は必要ではなく、使い方１でロボットは使用される。

【００５４】使い方１では操作者がロボットを清掃した
い場所に動かし、その作業場所の清掃について記憶して
いるメモリカードをセットし、ロボット本体にある作業
開始ボタンを操作者が押すと、清掃作業ロボットはメモ
リカードに記憶されている、教示モードや編集装置で作
成された動作命令を順次再生する。これにより以前教示
された内容と全く同じ作業を実行する。メモリカードに
記録された作業命令を動作し終えた後は、ロボットは自
動的に停止する。

【００５５】カードには、後述の作業の教示の際に作業
内容とともに洗剤液の滴下量（塗布厚）も記憶されてい
る。再生の際には、カードに記憶された滴下量で洗浄液
の滴下を行ないながら作業が行なわれる。

【００５６】乾拭きが記憶されている場合を除いては、
カードの内容を再生する際に、作業開始前に液検出セン
サで滴下口まで洗浄液が押出されていることが確認され
る。その後一定期間自動的に洗浄液が排出される。この
ときロータが回転することで、作業前にロータの清浄パ
ッドに不足している洗浄液を予めしみこませておく。

【００５７】従来の作業ロボットでは予め洗浄液をパッ
ドにしみこませないまま走行が開始されていた。そのた
めに走行開始時点での洗浄液の塗布が薄くなったり、か
すれたりしていた。本実施の形態では、作業を行なう前
に一定量だけ清浄パッドに洗浄液をしみこませておくこ
とで、作業開始時から終了時までの洗浄液の塗布が均等
に行なえるようになっている。

【００５８】なお、本実施の形態では液検出センサを用
いて滴下の確認を行なっているが、ポンプを起動してか
ら一定期間をおいてから作業を開始することでも同様の
効果が得られる。しかしながら、このような方法はポン
プが動作していても液が滴下口まで本当に来ているかど
うかを確認していないので、確実な方法ではない。

【００５９】このような通常のカード再生方法とは別
に、教示の際にカードに記憶された塗布厚を用いずに、
強制的に乾拭きで作業を実行する作業方法（強制乾拭き
モード）も用意されている。

【００６０】操作者が清掃ロボットのスタートボタン９
０を押しながら、液排出ボタンを押すと、清掃ロボット
はカードに記憶されている塗布厚にかかわらず、洗浄液
を滴下することなしに、記憶してある経路を走行する。

【００６１】この強制乾拭きモードでは、清浄パッドと
して乾拭き用のワイピングクロスを使用すれば、清掃効
果が向上する。従来技術においては、この強制乾拭きモ
ードがなかったために、同一の作業内容で洗浄液を用い
る場合と乾拭きの場合とがあれば、２枚のカードを用意
する必要があった。しかし、このように強制乾拭きモー
ドを用意することで、カードには洗浄液を用いて清掃を
行なう際の塗布厚を記憶しておけば、乾拭きを実行する
際にもそのカードを使用することができる。これにより
カードを１枚作成するだけで乾拭きと洗浄液を用いた清
掃との両方を行なうことができる。

【００６２】清掃ロボットの使い方２には（１）操縦モ
ード、（２）教示モード、（３）編集モードの３種類の
モードが設けられている。以下各々のモードでの動作に
ついて説明する。

【００６３】（１） 操縦モード 図１１は操縦モードにおける処理を示すフローチャート
である。

【００６４】図を参照して、ステップ♯１０２で、操作
者がコントローラを用いて動作の内容を入力する。これ
により清掃ロボットは遠隔操作される。ユーザは主とし
てコントローラの右側に位置する十字カーソルボタン３
５とコントローラ左側に位置する動作シフトボタン群４
０の組合せで、ロボットに対して動作の指示を行なう。
操縦モードでの清掃作業ロボットの洗浄液の塗布厚は、
コントローラに含まれる液量ダイヤルで設定される。

【００６５】ステップ♯１０３において、コントローラ
は通信部４８を用いて命令を清掃ロボットに対して送出
する。

【００６６】ステップ♯１０４においてロボットはコマ
ンドを受信する。ステップ♯１０５でロボットはそのコ
マンドを解析し、ステップ♯１０６で解析されたコマン
ドを実行する。

【００６７】ステップ♯１０２からの動作は操縦モード
が終了するまで繰返し行なわれる。たとえば前進や後退
を行なわせるときには、操作者は動作シフトボタン群を
使用することなく、十字カーソルボタンでロボットの進
行方向を入力する。ボタンが押されたときに、清掃ロボ
ットは走行を開始する。

【００６８】このとき清掃ロボットはコントローラから
の動作の指示を受取ると、現在自分が置かれている環境
をセンサにより判断し、最も適切な前進方法や後退方法
をいくつかの動作方法の中から選択して実行する。

【００６９】たとえばコントローラから前進の命令が出
力されたときの動作について、図１２のフローチャート
を参照して説明する。

【００７０】ステップ♯４０１で前進命令が入力された
のであれば、ステップ♯４０２で、左右のいずれかの倣
いセンサが壁に接触しているか否かが判定される。ステ
ップ♯４０２でＹＥＳであれば、ステップ♯４０６にお
いて倣い走行が実行される。

【００７１】ステップ♯４０２でＮＯである場合は、ス
テップ♯４０３で左右の壁までの距離を測距センサ６に
より測距できるか否かが判定される。ステップ♯４０３
でＹＥＳであれば、ステップ♯４０５で測距センサによ
る測距を行ないながら前進する測距前進が実行される。
なお測距前進においては、左右両側の壁が測距できる場
合には、左右両側の壁までの距離を測距しながら前進を
行なう。片方の壁しか測距できない場合には、片方の壁
のみを測距しながら前進が行なわれる。

【００７２】ステップ♯４０３でＮＯであれば、センサ
類を使用しないで、エンコーダ７９により車輪の回転数
が左右で一定となるように走行を行なう通常前進が実行
される。

【００７３】すなわち前進または後退動作時には、その
直進性を保つために４つの方法が用意されている（図１
３〜図１７）。

【００７４】壁に接触した倣いセンサが離れないように
走行を行なう方法（図１３、図１４）と、車体の両側の
壁までの距離の比率を一定に保つように走行する方法
（図１５）と、片側の壁までの距離を一定に保つように
走行する方法（図１６）と、車輪の回転数を左右同数に
なるように走行する方法（図１７）とである。

【００７５】図１２に示されるフローチャートでの処理
により、まず倣いセンサ８が接触している場合には、図
１３、１４の壁際を走行する倣い走行が選択される。倣
いセンサ８の接触がなく、赤外線測距センサ６で左右両
側ともに壁までの距離が測定できる場合には、図１５の
ように前進中も定期的に壁までの距離を測定し、左右の
壁までの距離の比率を一定に保つように走行が行なわれ
る。

【００７６】片側の壁が測距できる場合には、図１６の
ように測距結果が一定になるように制御する方法が選択
され、赤外線測距センサで距離が測定できない場合に
は、図１７のセンサ類を使用しないで車輪の回転数が一
定になるような走行が実行される。

【００７７】したがって、倣い走行、両側測距走行、片
側測距走行、車輪の回転数を検出する走行の順で、走行
方法は選択される。この選択の順序は、直進性の高い走
行方法、つまり最も信頼性の高い走行方法を選ぶための
ものである。

【００７８】選択は清掃ロボット側で行なわれ、操作者
は前進／後退だけを指示するだけでよいので、簡単に動
作を指示することができる。

【００７９】なおセンサを使用しない走行中には、十字
カーソルボタンの左側方向または右側方向を押すことに
より、左または右カーブが開始される。

【００８０】カーブは左右のモータの回転数や回転方向
を変化させることにより実行される。左方向や右方向の
ボタンが離されることによりカーブ動作が終了し、直進
走行動作が続けて行なわれる。

【００８１】各走行において、前進または後進動作を停
止するには、十字カーソルボタンの中央に位置する中央
ボタンを押すことにより動作が停止される。

【００８２】図１８は、図１３に示される左倣い走行の
制御を説明するための清掃ロボットの平面図である。

【００８３】図を参照して、接触センサである倣いセン
サ８ａ〜８ｄはロボット本体の左右に前後２箇所ずつ取
付けられている。

【００８４】左の壁を倣い走行する場合には、左側の前
後の倣いセンサ８ａ，８ｂが使用される。右の壁を倣い
走行する場合には、右側の前後の倣いセンサ８ｃ，８ｄ
が使用される。

【００８５】接触式倣いセンサによる倣い走行時には、
基準距離（Ｄ０）と走行時の測距結果とが等しくなるよ
うに制御が行なわれる。また壁に対する走行方向の傾き
（Ｋ）が検出され、それが０になるように清掃ロボット
の制御が行なわれる。

【００８６】前後の倣いセンサの間隔をＬ、前の倣いセ
ンサの測距結果をＤｆ、後ろの倣いセンサの測距結果を
Ｄｂとすると、ロボットの進行方向の傾きは、式（１）
で近似的に計算することができる。

【００８７】 Ｋ＝（Ｄｆ−Ｄｂ）／Ｌ …（１） 図１９は左側に接触倣い走行するときの制御を示すフロ
ーチャートである。

【００８８】倣い走行時には所定時間（ｔ４）ごとに図
１９に示される処理が実行される。ステップ♯６１にお
いて、壁に接触する側の前後の倣いセンサにより、壁ま
での距離（Ｄｆ、Ｄｂ）が測距される。

【００８９】ステップ♯６２において、前方の倣いセン
サの測距値（Ｄｆ）と基準距離（Ｄ０）との差である測
距の偏差（ΔＤ）が求められる。

【００９０】ステップ♯６３において、走行方向の傾き
Ｋが（１）式により算出される。ステップ♯６４におい
て、評価関数が計算される。評価関数とは距離の偏差
（ΔＤ）に走行方向傾き量（Ｋ）を重み付け（ＫＧａｉ
ｎ）して加えたものである。評価関数の値が設定値ｖ３
より大きければステップ♯６７で左カーブ制御が行なわ
れ、評価関数の値が設定値−ｖ３とｖ３との間にあると
きは、ステップ♯６６で直進制御が行なわれる。また設
定値−ｖ３より小さいときには、ステップ♯６５で右カ
ーブ制御が行なわれる。カーブ量（カーブ半径）は、評
価関数の値の大きさに応じて増減される。

【００９１】このようにして制御が行なわれることによ
り、次のような特徴を持った制御が可能となり、壁に平
行な直進走行が実現される。

【００９２】特徴１：左側前方の倣いセンサの測距値Ｄ
ｆ、左側後方の倣いセンサの測距値Ｄｂを用いて制御が
行なわれる。Ｄｆが基準値Ｄ０より大きいときには、壁
に近づく方向（左方向）にカーブ走行が行なわれる。小
さいときには離れる方向（右方向）にカーブ走行が行な
われる。

【００９３】特徴２：ＤｆとＤｂの差によって、ロボッ
トの壁に対する傾きが検出される。Ｄｆ＞Ｄｂのときに
は、ロボットが壁から離れる方向に傾いているので、壁
に近づく方向（左方向）にカーブ走行が行なわれる。逆
の場合には壁から離れる方向（右方向）にカーブ走行が
行なわれる。

【００９４】図２０は図１５の両側の壁を測距すること
により前進を行なう場合の処理について説明するための
図である。

【００９５】ロボットの進行方向に垂直な方向の壁まで
の距離を測定する測距センサがロボットの両側に設けら
れている。左右の壁までの距離Ｄｒ、Ｄｌから、壁との
距離に対応する数値（距離割合値）が求められる。距離
割合値が用いられて直進走行が行なわれる。これにより
安価なセンサを用いることにより正確に壁に倣った走行
を行なうことが可能となる。

【００９６】図を参照して、走行時に左右の測距センサ
により、両側の壁までの距離（Ｄｒ、Ｄｌ）が測定され
る。ロボットから壁までの距離に対する距離割合値（Ｒ
ｐｏｓ）が式（２）により求められる。

【００９７】 Ｒｐｏｓ＝Ｄｒ／（Ｄｒ＋Ｄｌ） …（２） この値は一般的な廊下や、部屋のように、壁が平行であ
る場所では壁からの距離と等価な数値として扱うことが
できる。またロボットが倣うべき壁に平行にある場合と
平行でない場合で値が変化しないという利点を有してい
る。

【００９８】走行中、両側の壁までの距離が測定され、
その時点での距離割合値（Ｒｐｏｓ）が計算され、その
値が走行開始時の距離割合値（Ｒｐｏｓ０）と同じにな
るように走行することにより、壁に沿った走行が可能と
なる。

【００９９】図においては、位置１２−１において走行
前開始時のＲｐｏｓ０の値が計算される。

【０１００】位置１２−２で、走行時にＲｐｏｓの値が
計算される。この場合ロボットは壁に対して平行ではな
いが、Ｒｐｏｓの値は右壁からの距離割合値を表わす。
この場合Ｒｐｏｓ＞Ｒｐｏｓ０であるので、右にカーブ
する走行が行なわれる。

【０１０１】位置１２−３で、走行時にＲｐｏｓの値が
計算される。この場合もＲｐｏｓ＞Ｒｐｏｓ０であるの
で、右にカーブが続けられる。

【０１０２】位置１２−４で、走行時にＲｐｏｓの値が
計算される。この場合はＲｐｏｓ＜Ｒｐｏｓ０であるの
で、左にカーブが行なわれる。

【０１０３】位置１２−５で、走行時にＲｐｏｓの値が
計算される。この場合Ｒｐｏｓ＝Ｒｐｏｓ０であるの
で、直進が行なわれる。

【０１０４】図２１は回転命令がリモコンより入力され
たときのロボットの制御ルーチンを示すフローチャート
である。

【０１０５】図を参照して、ステップ♯７０１におい
て、ロボットの周囲の壁がセンサによりセンシングされ
る。ステップ♯７０２において、センシングされた結果
により動作が選択される。

【０１０６】ステップ♯７０３において動作中に回避動
作が必要であるか否かが判定される。

【０１０７】ＹＥＳであれば、ステップ♯７０６におい
て回避動作が行なわれる。ＮＯであれば回避動作は行な
われない。

【０１０８】ステップ♯７０４において回転動作が実行
される。ステップ♯７０５におてい回転動作後に復帰動
作が必要であるか否か判定され、ＹＥＳであればステッ
プ♯７０７において復帰動作が行なわれる。

【０１０９】図２２は図２１の回転動作（ステップ♯７
０４）の具体的な処理を示すフローチャートである。

【０１１０】図を参照して、ステップ♯８０１において
作業部の前部が壁に接触したか否かが判定される。

【０１１１】ステップ♯８０１でＮＯであれば、ステッ
プ♯８０２において作業部の後部が壁に接触したか否か
判定される。

【０１１２】ステップ♯８０２でＮＯであれば、ステッ
プ♯８０３で回転動作が行なわれる。ステップ♯８０４
で指定された角度の回転が終了したか否かが判定され、
ＹＥＳであれば回転動作は終了する。

【０１１３】ステップ♯８０１でＹＥＳであれば、ステ
ップ♯８０５で回転動作開始時の状態に逆回転で復帰す
る。

【０１１４】ステップ♯８０６で４５°以上の回転が行
なわれているか否かが判定され、ＮＯであればステップ
♯８０７で横移動して壁から退避された後、ステップ♯
８０３からの処理が行なわれる。

【０１１５】ステップ♯８０６でＹＥＳであれば、ステ
ップ♯８０８で後退して壁から退避された後、ステップ
♯８０３からの処理が行なわれる。

【０１１６】ステップ♯８０２でＹＥＳであれば、ステ
ップ♯８０９で回転動作開始時に逆回転で復帰され、ス
テップ♯８１０で前進して壁から退避された後に、ステ
ップ♯８０３からの処理が行なわれる。

【０１１７】次に具体的な回転動作について説明する。
回転動作は動作シフトボタン群と十字カーソルボタンの
組合せで指示される。回転動作とは、ロボットの中心位
置を変化させることなく、その進行方向を９０°右また
は左に回転するという動作である。

【０１１８】操作者はまず操作シフトボタン群より、回
転シフトボタンを押下し、それを押しながら回転したい
方向を十字カーソルボタンの左方向の部分または右方向
の部分を押して指示する。コントローラは左または右回
転のコマンドを清掃ロボットに送信する。回転動作の場
合、壁との接触状況に応じて動作ユニットが作成され
る。コマンドが受信されると、清掃ロボット本体では動
作前にまず周囲の壁をセンシングしてから、その状況で
最適のユニットを選択して、動作を開始する。

【０１１９】本実施の形態において清掃ロボットが想定
している周囲の環境は図２３に示されるＡからＩの９種
類の環境である。

【０１２０】たとえば右回転動作が選択された場合にお
ける各々の環境での回転動作について説明する。

【０１２１】図２３に示されるＡからＩの各々の環境に
対応して、図２４に示されるＡからＩの各々の動作ユニ
ットが選択される。

【０１２２】また、特殊な場合としてＡからＩの動作ユ
ニット中の回転動作中に周囲の壁との接触が生じた場合
に使用される、壁回避動作ユニットＪがある。壁回避動
作ユニットＪには壁の方向に応じてＪ−１からＪ−３ま
での動作ユニットがある。

【０１２３】たとえば図２５に示される状態では、回転
動作が開始された時点においては、前壁の接触のみが検
知されているため、Ｃに示される動作ユニットが選択さ
れる（図２６）。しかしながら、Ｃで示されるユニット
のステップ♯１の動作の時点で、回転動作中に清掃作業
部は左側にある壁に接触してしまう。その場合には、回
転ユニットのＪ−２が回転方法として新たに選択され、
元の位置に回転が戻された後、ユニットＪ−２の動作内
容に基づいて図２７に示されるように回転が行なわれ
る。

【０１２４】また、壁回避動作ユニットＪの動作中に、
新たに別の方向の壁と接触した場合には、異なるＪの動
作ユニットが選択される。たとえば、ＡからＩの動作ユ
ニット中の回転動作中に後方の壁に接触した場合、動作
ユニットはＪ−３に移行する。次にＪ−３の動作ユニッ
ト中の回転動作中に左側の壁に接触した場合、動作ユニ
ットはＪ−３からＪ−２に移行する。

【０１２５】なお、Ｊの動作ユニット中の回転動作中に
反対側の壁と接触した場合には、回転不能と判断して元
にいた場所に戻って停止する。たとえば、ＡからＩの動
作ユニット中の回転動作中に左側の壁に接触した場合、
動作ユニットはＪ−２に移行する。次にＪ−２の動作ユ
ニット中の回転動作中（左側の壁から離れるために右方
向へ移動中）に右側の壁に接触した場合は、回転不能と
判断して回転動作前の場所に戻って停止する。

【０１２６】このように動作中に次々変化する状況に対
応して動作ユニットは選択し直されるため、どのような
場合においても動作は適切に行なうことができる。

【０１２７】以下に図２４に示される回転動作ユニット
（右回転）の各々の動作内容について説明する。なお、
図中ロボット内の矢印は車輪の向きを示す。

【０１２８】Ａ−動作開始時に壁接触なし ♯０ 周囲に壁がない状態で回転開始。

【０１２９】♯５ 回転終了。 Ｂ−前方および左側に壁がある場合 ♯０ 前方および左側に壁があることを検出する。

【０１３０】♯１ 回転可能な位置まで後退する。 ♯２ 走行部のみ回転を行なう。

【０１３１】♯３ 左壁より前進で離脱する。 ♯４ 車体部のみを回転する。

【０１３２】♯５ 後退し動作を終了する。 Ｃ−前方に壁がある場合 ♯０ 前方に壁があることを検出する。

【０１３３】♯１ 後退を行なう。同時に回転を開始す
る。 ♯５ 回転を終了する。

【０１３４】Ｄ−前方および右側に壁がある場合 ♯０ 前方および右側に壁があることを検出する。

【０１３５】♯１ 後退を行ない、回転を開始する。 ♯２ 回転を終了する。

【０１３６】♯３ 左壁より前進で離脱する。 ♯５ 前進し動作を終了する。

【０１３７】Ｅ−左側に壁がある場合 ♯０ 左側に壁があることを検出する。

【０１３８】♯１ 走行部のみ回転を行なう。 ♯２ 前進して壁から離脱する。

【０１３９】♯３ 車体部のみ回転する。 ♯５ 後退し、回転を終了する。

【０１４０】Ｆ−右側に壁がある場合 ♯０ 右側に壁があることを検出し、回転を開始する。

【０１４１】♯１ 壁から離れた状態で回転を終了す
る。 ♯５ 前進を行ない、動作を終了する。

【０１４２】Ｇ−後方および左側に壁がある場合 ♯０ 後方および左側に壁があることを検出する。

【０１４３】♯１ 前進して、後方の壁から離脱する。 ♯２ 走行部のみ回転を行なう。

【０１４４】♯３ 前進して、左壁から離脱する。 ♯４ 車体部のみ回転する。

【０１４５】♯５ 側壁（図中下側の壁）に接触するま
で前進する。 ♯６ 走行部のみ回転する。

【０１４６】♯７ 壁に接するように後退して動作を終
了する。 Ｈ−後方に壁がある場合 ♯０ 後方に壁があることを検出する。

【０１４７】♯１ 前進して、壁から離脱する。 ♯２ 車体部を回転する。

【０１４８】♯３ 後退して、壁に接触する。 ♯５ 走行部を回転して動作を終了する。

【０１４９】Ｉ−後方および右側に壁がある場合 ♯０ 後方および右側に壁があることを検出する。

【０１５０】♯１ 前進して、後方の壁から離脱する。 ♯２ 車体部を回転する。

【０１５１】♯３ 後退して、後方の壁に接触する。 ♯４ 走行部を回転して、進行方向を変える。

【０１５２】♯５ 前進して前方（図中右側）の壁に接
触することで動作を終了する。 Ｊ−壁回避動作 Ｊ−１ 近前方壁回避動作（回転動作中に前方の壁に接
触した場合） ♯０ 周囲に壁がない状態で回転を開始する。

【０１５３】♯１ ４５°以上回転したところで、清掃
作業部の側方が壁に接触することにより、前方に壁があ
ると判断する。

【０１５４】♯２ 回転を元に戻す。 ♯３ 回転可能なところまで後退する。その状態で再び
回転が開始される。

【０１５５】♯５ 回転を終了する。 Ｊ−２ 近左側壁回避動作（回転動作中に左側の壁に接
触した場合） ♯０ 周囲に壁がない状態で回転を開始する。

【０１５６】♯１ ４５°回転するまでに、清掃作業部
の側方が壁に接触する。これにより左側に壁があると判
断される。

【０１５７】♯２ 回転を元に戻す。 ♯３ 走行部のみ回転させる。 ♯４ 前進して、左側の壁から離脱する。

【０１５８】♯５ 車体部のみ回転させて、動作を終了
する。 Ｊ−３ 近後方壁回避動作（回転動作中に後方の壁に接
触した場合） ♯０ 周囲に壁がない状態で回転を開始する。

【０１５９】♯１ 後方が壁に接触することにより、後
方に壁があると判断する。 ♯２ 回転を元に戻す。

【０１６０】♯３ 回転可能な位置まで前進し、再び回
転を開始する。 ♯５ 回転を終了する。

【０１６１】また図２８から図３６に示すように、回転
動作において、清掃作業部を移動することにより、その
回転動作が適切に行なわれるようにしてもよい。図２８
から図３６において、図中に示された“＊”は、清掃ロ
ボットが前進する動作において、掃作業部が壁に接触し
た場合に清掃作業部を壁と反対方向に動かす動作を示
す。“＊＊”は回転中に清掃作業部が壁に接触した場合
に清掃作業部を壁と反対方向に動かす動作を示す。“＊
＊＊”は短い距離後進しながら清掃作業部を移動させる
動作を示す。“＊＊＊＊”は短い前進を行ないながら清
掃作業部を中央位置に移動させる動作を示す。

【０１６２】なお図中清掃ロボットの駆動輪の向きを↑
で示す。図２８を参照して、周りに何もない場合は、回
転動作が開始された後（Ａ）、そのまま指定されたとお
りの回転を行なう（Ｂ）。

【０１６３】図２９を参照して、前方および左側に壁が
ある場合（Ａ）には、短い距離後進する（Ｂ）。次に、
駆動輪の方向が右側へ進行する方向へ変えられる
（Ｃ）。次に、右側に移動しながら、清掃作業部が中央
位置に戻される（Ｄ）。そして、時計方向に所定の角度
回転動作が行なわれ、その際に清拭作業部が壁に接触し
たならば、清掃ロボットが時計方向に所定の角度回転で
きるように、壁と反対の方向に清拭作業部を移動する
（Ｅ）。次に壁に接触するまで後退する（Ｆ）。これに
より、清掃のし残しがなく、清掃ロボットの回転動作を
行なうことができる。

【０１６４】図３０を参照して、前方に障害物がある場
合（Ａ）、短い距離の後進が行なわれ（Ｂ）、図２９の
（Ｅ）と同様にして、時計方向に所定の角度回転を行な
う（Ｃ）。

【０１６５】図３１を参照して、前方および右側に壁が
ある場合（Ａ）は、後進が行なわれ（Ｂ）、図２９
（Ｅ）と同様に時計方向に所定の角度回転を行なう
（Ｃ）。

【０１６６】図３２を参照して、左側のみに壁がある場
合（Ａ）は、まず駆動部のみを清掃作業部が壁から離れ
る方向に移動する（Ｂ）。次に、短い距離移動しなが
ら、清掃作業部が中央位置に戻される（Ｃ）。次に所定
の角度だけ回転動作が行なわれる（Ｄ）。そして後進が
行なわれ、回転動作を終了する（Ｅ）。

【０１６７】図３３を参照して、右側のみに壁がある場
合（Ａ）は、回転動作が行なわれ（Ｂ）、壁に接触する
まで前進が行なわれる（Ｃ）。

【０１６８】図３４を参照して、後方および左側に壁が
ある場合（Ａ）は、前進動作が行なわれ（Ｂ）、駆動輪
の向きが右側に移動可能となるように変えられる
（Ｃ）。次に、右側に駆動が行なわれながら、清掃作業
部が中央位置に戻される（Ｄ）。その後、右方向への回
転動作が行なわれる（Ｅ）。次に清掃ロボットは、図面
に対して下向きに駆動され、このとき同時に清掃作業部
が壁に接触した際には壁と反対方向に移動される
（Ｆ）。移動が完了した状態で、紙面に対して左側に清
掃ロボットが移動可能となるように駆動輪の向きが変更
され（Ｇ）、紙面に対して左側に清掃ロボットが駆動さ
れる（Ｈ）。

【０１６９】図３５を参照して、後ろ側のみに壁がある
場合（Ａ）は、短い距離の前進が行なわれ（Ｂ）、車体
部のみ所定の角度回転が行なわれる（Ｃ）。次に、紙面
に対して下側に清掃ロボットは駆動され、その際に清拭
作業部に壁が接触したならば、清拭作業部は壁と反対方
向に少し移動される（Ｄ）。次に、駆動輪の位置が清掃
ロボットが前進可能となるような位置に戻され回転は終
了する（Ｅ）。

【０１７０】図３６を参照して、右側および後方に壁が
ある場合（Ａ）には、短い距離の前進が行なわれ
（Ｂ）、車体部のみ所定の角度回転される（Ｃ）。次
に、清掃ロボットは紙面に対して下側に駆動され、その
際に清拭作業部に壁が接触したならば、清拭作業部は、
壁と反対方向に少し移動される（Ｄ）。次に、紙面に対
して右側に清掃ロボットが移動可能となるように駆動輪
の位置を回転させ（Ｅ）、前方が壁に接触するまで前進
が行なわれ動作は終了する（Ｆ）。

【０１７１】このような連続した動作を清掃ロボットに
行なわせることにより、操作者は単に“右回転”という
単純な命令を入力するだけで、最も効率的な動作を実行
させることができる。これにより清掃ロボットの使い勝
手が向上し、かつ効率の良い作業を行なうことができ
る。

【０１７２】また、ロボットには９０°回転だけではな
く、９０°以外の任意の角度回転をさせることも可能で
ある。この場合、前述した回転シフトボタンを押しなが
ら、十字カーソルボタンの上方向または下方向を押して
いる間、右方向または左方向に回転動作が行なわれる。
ボタンを放すことにより、その場で清掃ロボットは停止
する。

【０１７３】このような任意角度の回転を実行する場合
にも、前述のようにたとえば壁に接しているときに回転
動作を実行する前に清掃ロボットを壁から少し離れるよ
うに制御することが可能である。またこのような任意の
回転動作を開始し、停止させると、停止命令を受ける位
置によっては、停止が行なわれた時点で回転中心が動作
開始時とは異なる位置に停止してしまう場合がある。こ
れを防ぐためには、センサによって周りに壁がない場合
のみ任意角度の回転を行なうことができるように制御す
ればよい。

【０１７４】図３７は操作者がＵターン動作の命令を入
力したときに清掃ロボットが行なう動作を説明するため
の図である。

【０１７５】Ｕターンとは、前進動作を行なった後（図
Ａ）に作業部とともに進行方向を９０°変化させ（図
Ｂ）、少しの距離前進した後（図Ｃ）、さらに進行方向
を同じ方向に９０°変化させる（図Ｄ）動作である。こ
れにより、Ｕターン開始時とは進行方向が１８０°変え
ることができるとともに、所定の距離だけ右または左に
清掃ロボットをずらすことが可能である。

【０１７６】本実施の形態における清掃作業ロボット
は、床面に対し清掃作業を行なうことを目的としてい
る。その目的を達成するためには、指定された平面上を
作業仕残すことなく、隈なく走行することが必要とされ
る。そのため、走行時の回転や直進性の誤差を考え、一
定の走行作業で可能な作業幅をオーバーラップさせる形
でＵターンを行ない往復走行させることが、隈なく走行
する上で効率が良いと考えられる。Ｕターン命令はその
ための配慮がなされている。

【０１７７】操作者はコントローラ２からＵターンの回
転方向や、最初の回転後に前進する距離等を指定するこ
とができる。具体的なＵターンの操作として、まずコン
トローラの動作シフトボタン群のＵターンシフトボタン
を操作者は押しながら、十字カーソルボタンの左方向ま
たは右方向でＵターンさせたい方向を指示する。そうす
ると、Ｕターンピッチメニューが表示部には表示され
る。今度は十字カーソルボタンの上方向や下方向を用い
ることによりピッチ量を変化させ、適当な数値を入力し
た後、動作を開始させるために設定ボタンを押下する。

【０１７８】設定ボタンの押下により、清掃作業ロボッ
トは動作を開始する。Ｕターンを終了すると清掃ロボッ
トは自動的に停止する。Ｕターン動作のそれぞれの回
転、前進および回転動作においては、前述の回転動作、
前進動作が壁の状況に応じて選択され実行される。その
ため、確実に環境に適応した動作を実行することが可能
となっている。

【０１７９】（２） 教示モード 教示モードにおいては、操縦モードと同様に、ユーザは
コントローラを用いて清掃ロボットを遠隔操作する。こ
れにより清掃作業や走行経路の実走が行なわれ、その命
令と結果とがメモリに記憶される。

【０１８０】教示モードにおいて、操作者は前進、後
退、右カーブ、左カーブ、左回転、右回転、左Ｕター
ン、右Ｕターン、左横移動、右横移動、清掃作業部の左
移動、清掃作業部の右移動、右ジグザグ走行および左ジ
グザグ走行の命令を入力することが可能である。

【０１８１】また、それらの命令以外にも、ロボットを
指定期間だけ停止させるための一旦停止コマンドが用意
されている。一旦停止コマンドにより、停止する時間を
秒単位で指定することが可能である。たとえば狭い道か
ら広い道へロボットが出ていくときに、広い道へ出る少
し前に、清掃ロボットを一旦停止させることにより、周
囲にいる人に注意を喚起することができる。

【０１８２】命令と結果とを記憶するメモリは作業ロボ
ット本体側にあり、メモリカードをメモリとして用いて
もよいし、内蔵メモリを用いてもよい。

【０１８３】メモリに記憶された命令群は、清掃ロボッ
ト本体から、またはコントローラからの開始命令で再生
することができる。記憶された動作は開始命令により何
度も同じように確実に繰返すことができる。

【０１８４】操作者は教示開始時には、実際の清掃と同
じコースを走行させるために、清掃ロボット本体を作業
の開始位置に誘導する。この誘導はコントローラの遠隔
操作によってもよいが、運搬して設置してもよい。教示
時には、実際の清掃と同様に洗浄液を滴下し、ロータを
回転させてもよいが、教示の際には作業は行なうことな
しに、走行経路を走行させたり、作業動作を仮に実行さ
せるだけでもよい。

【０１８５】図３８は教示モードにおける処理を示すフ
ローチャートである。操作者は操縦モードで実行するの
と同じようにコントローラを操作してロボットを走行さ
せる（図３８のステップ♯２０２）。

【０１８６】コントローラから送信された命令は清掃ロ
ボット本体により受信される。清掃ロボット本体では現
在の周囲の状況を測定し、コントローラが要求している
動作を実行するために適当な動作を選択し実行する。そ
の際に実行された結果である動作命令群は、コントロー
ラ側に結果として返信され、コントローラ上のメモリに
記憶される（ステップ♯２０３）。

【０１８７】教示を終了する（ステップ♯２０４でＹＥ
Ｓ）と、コントローラ上のメモリには、教示の結果であ
る動作命令群が記憶されている。教示終了後に、コント
ローラは教示命令の最適化を行なう（ステップ♯２０
５）。最適化については後述する。

【０１８８】教示命令の最適化を終了した後、コントロ
ーラからロボット本体側に作成された命令を再度送信し
（ステップ♯２０６）、本体側メモリはこれを記憶する
（ステップ♯２０７）。

【０１８９】使い方１の再生時にはこの記憶された命令
群が再生される。これにより所望の作業を間違いなく何
度でも実行できる。

【０１９０】なお教示の際の洗浄液の塗布厚は操縦モー
ドと同様にコントローラの液量ダイヤルで設定される。

【０１９１】なお教示モードにおいては、メモリカード
を再生する場合と比べ、動作速度を遅く設定することが
できる。これによって、前進動作や回転動作などの実行
の際の駆動輪の滑りを小さくしたり、または接触センサ
が壁などに当接した際の反作用で車輪が滑り回転数に誤
差が生じたり、清掃作業ロボットの位置がずれてしまっ
たりして正確なデータが得られないということを防止す
ることができる。

【０１９２】なおこのメモリカードの再生時において、
たとえば前進動作を再生実行する際、記憶されている命
令が「壁倣い走行」であるのに、再生前の障害物や壁の
状況で該当する箇所のセンサに何の接触もないときに
は、再生エラーとして警告がリモコンに表示され、警告
音が発せられる。これにより操作者はメモリカードが作
業を行なう領域に対応したものでないことを知ることが
できる。つまり、図２５、２６、２７で例示したよう
に、教示時にはセンサでとらえきれない周囲の環境状況
により、回転時等に壁に接触する機会が多く、スリップ
等が生じやすいが、動作速度を遅くすることにより、こ
れを防止できる。再生時には、教示時での動作をもとに
行動するので、教示時の回転途中等に壁と接触した場合
等では予め接触しない位置まで移動した後行動すること
になる。この結果再生時は動作を速くすることができ
る。

【０１９３】次に教示の最適化（図３８のステップ♯２
０５）の内容について説明する。たとえば操作者がロボ
ットを目視しながら適当な距離だけ進めるように教示す
る場合には、まず前進コマンドを送信し、ロボットを前
進させる。操作者はロボットが所望の位置で停止するよ
うにストップコマンドを送信する。しかし、停止操作が
遅れたり、または早すぎたりしてロボットが目標位置を
行き過ぎてしまったり、目標位置に到達する前に停止し
てしまう場合がある。このようなときには、操作者は細
かく前進コマンドや後退コマンドを送り、微調整を行な
う必要がある。たとえば本来は作業の開始位置から目標
位置まで清掃ロボットの前進を行なう１つのコマンドを
教示させたいところが、結果として目標位置に到達しな
いうちに停止してしまったり、目標位置を超えてしまう
場合があるのである。このような教示内容を記憶して、
そのまま再生をすると開始位置から目標位置までを走行
することはできるが、教示のときに行なった微調整まで
再生されてしまう。

【０１９４】このような問題を解決するため、本実施の
形態における清掃ロボットは最適化により連続した直進
系のコマンドを合成し、１つの直進系コマンドに変換す
る。これにより本当に教示したいコマンドを記憶させる
ことが可能である。

【０１９５】前述の説明どおり、教示モードにおいて操
作者が出力した命令によりロボットが行なった動作は、
一旦コントローラ上のメモリに記憶される（図３８のス
テップ♯２０３）。操作者が教示終了ボタンを押すこと
により、コントローラは合成を開始する。

【０１９６】メモリに記録された動作命令の最初からス
キャンが行なわれ、連続する直進系の命令が発見される
と、その走行距離を前進の場合は加算、後退の場合には
減算してさらにスキャンが続けられる。直進系の命令の
連続が終了した場合には、以上の合成を終了し、走行距
離の和が走行距離と一致する１つの命令に統合される。
教示結果として記憶されるのは、この統合された距離を
走行する命令である。もちろん合成の結果、走行距離が
負になった場合には、前進命令が後退命令に置換され
る。

【０１９７】（３） 編集モード 図３９は編集モードにおける処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【０１９８】図を参照して、ステップ♯３０２において
ロボットのメモリ内に記憶されている動作が再生され
る。再生は１つの命令ごとに行なわれ、ステップ♯３０
３において、再生される内容が表示部に表示され、以降
の記憶された内容を削除するか実行するかがユーザによ
り選択される。削除が選択されたとき（ステップ♯３０
３でＹＥＳ）は、ステップ♯３０４で新しい教示を追加
するか否かがユーザにより入力される。

【０１９９】ステップ♯３０４でＹＥＳであれば、ステ
ップ♯３０５で図３８に示される教示モードと同様の処
理が行なわれ、新しい教示内容が追加される。

【０２００】ステップ♯３０６で元の動作内容と新しく
追加された内容とが連結される。ステップ♯３０７にお
いて、連結された内容はロボットに送信され、ステップ
♯３０８においてメモリに記憶される。

【０２０１】なおステップ♯３０３でＮＯであれば、ス
テップ♯３０２からの処理が行なわれ、ステップ♯３０
４でＮＯであれば、ステップ♯３０７からの処理が行な
われる。

【０２０２】次に編集モードにおける具体的な操作内容
について説明する。編集モードは、既に教示モードで作
成した動作内容をコントローラを用いて削除、変更また
は追加するためのモードである。教示の方法と同様に、
ロボットを動作させながら編集は行なわれる。

【０２０３】まず、操作者は編集するカードをロボット
に挿入し、ロボットを動作開始位置に誘導する。誘導は
教示と同様に、コントローラの遠隔操作によってもよい
が、運搬して設置してもよい。またこのとき実際の清掃
と同様にロータを回転させ作業をさせてもよいが、教示
の場合と同様に作業は行なうことなしに仮に走行経路を
走行させたり、作業動作を仮に実行させるだけでもよ
い。

【０２０４】編集モードに入ると、本体のメモリカード
よりコントローラへデータの読込が行なわれる。読込ま
れたデータは順次実行され、変更したい箇所までロボッ
トの作業は進められる。

【０２０５】編集モードでは、コントローラのメニュー
画面に次に実行する命令が表示され、さらに実行する
か、これ以降の命令群を削除するかの何れかを選択でき
るようになっている。ユーザば十字カーソルボタンの左
右キーで選択して、設定ボタンを設定することにより選
択を行なうことができる。実行を選択した場合には、作
業が行なわれ、次の動作について同様の確認画面が表示
される。

【０２０６】削除を選択実行すると、メモリカードに記
憶されているこれ以降の命令群は削除され、新たな作業
を追加することができる。

【０２０７】変更したい箇所までロボットの作業を進め
た後、新たな作業を追加する場合は、前述の教示の方法
と同様にロボットを実際に遠隔操作することにより、動
作命令群が作成される。編集の場合も教示の場合と同様
に、命令群は一旦コントローラのメモリに記憶され、そ
こで削除されなかった以前の命令群と新しく追加された
命令群を合せて、命令の合成が可能なものについて合成
が行なわれる。その後、ロボット側に合成の行なわれた
命令が送信され、ロボット本体のメモリもしくは外部の
メモリカードに記憶し直される。

【０２０８】図４０は教示された内容の再生を行なう動
作を示すフローチャートである。本実施の形態における
清掃ロボットは、教示データを再生する際に命令実行ご
とに周囲の障害物や壁の状況と、記憶されている命令を
照合し、命令に周囲の状況が合致しない場合には再生異
常と判断して、警告を発することを特徴としている。

【０２０９】図４０を参照して、ステップ♯１００１に
おいて、記憶されている再生命令より使用するセンサ
（たとえば倣いセンサ、測距センサなど）が特定され
る。ステップ♯１００２において、特定されたセンサに
より周囲の環境がセンシングされる。

【０２１０】ステップ♯１００３において、使用するセ
ンサの作動状況が再生される命令と異なるか否かが判定
され、ＹＥＳであれば、ステップ♯１００５においてエ
ラーが表示部に表示され、警告音が出力される。

【０２１１】ステップ♯１００３においてＮＯであれ
ば、再生が開始される。上述の本実施の形態における清
掃ロボットの利点は以下のとおりである。

【０２１２】（１） ロボット側で環境をセンサを用い
て認識した後に、数種類ある命令から適当なものを選択
実行することができる。これにより最も効率良く、信頼
性の高い動作を行なうことが可能である。

【０２１３】（２） ユーザは、最も上位概念（たとえ
ば前進など）だけを指示すればよいので、操作者は複雑
な操作や細かな清掃ロボットに関する知識を必要とされ
ずに、清掃ロボットの制御を行なうことが可能である。

【０２１４】（３） 命令の選択はロボット自身が行な
うので、同じ環境ではいつも同じ動作が実行される。

【０２１５】（４） また前述の前進、後退の場合とは
異なり、回転動作などでは清掃作業部を移動させたり、
前進、後退走行の複数の動作の組合せを予め想定される
環境ごとに用意し、その命令群を実行することで、操作
者の指定した命令を環境に合致した複雑な動作を用いて
実行することが可能である。

【０２１６】（５） 動作が環境に合わせて予め用意さ
れているので、周囲の壁や障害物の状況といった単純な
センサの情報だけで、清掃作業部の壁からの退避動作、
回転のための余地をつくるための横移動や後退動作など
の複雑な種類の動作が組合わされた動作をすばやく実行
することが可能である。

【０２１７】（６） また、教示者が指示した命令は、
単純な命令ではあるが、教示、編集時にはその環境に合
致した壁倣いセンサを使用する前進、測距センサを使用
する前進、センサを使用しない前進などのロボットが自
らのセンサで周囲を測定しその結果によって選択した動
作方法が記憶される。このため、再生時にロボットがメ
モリに記憶された動作を実行する直前に現在のロボット
本体の周囲の環境をセンサで認識し、その環境で行なう
のが適当でない命令があれば、その命令は不適当であ
り、ロボットが想定するような環境にいないことが容易
に推定できるという利点もある。

【０２１８】（７） さらに、送信した単純な命令では
なく、ロボットが選択した命令群を記憶する利点として
以下のことが挙げられる。教示した動作を後に編集する
場合、作業者が指示した単純な命令を記憶していると、
その指示内容に対するロボットの選択する命令群の動作
の数が多い場合には、その動作すべてが一度に消去され
てしまう。このような消去は再教示の効率が悪くなると
いう結果に結びついていた。本実施の形態においては、
１つ１つの選択された動作を記憶するために、その一部
を消去することが可能であるので、不必要な部分を操作
者は選択して消去することが可能である。

【０２１９】なお図４０に示されるフローチャートにお
いて、動作開始時のみのセンサの作動状況を再生される
命令と比較するようにしたが、１つ１つの再生動作にお
いて、逐次センサの作動状況と再生命令とが一致するか
否かを判定するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における清掃ロボッ
トとコントローラの外観を示す斜視図である。

【図２】図１のコントローラの平面図である。

【図３】図１の清掃ロボットの構成を示す平面図であ
る。

【図４】直進走行における走行部の動作を説明するため
の図である。

【図５】回転動作時における走行部の動作を説明するた
めの図である。

【図６】走行部と車体部とを回転させる機構について説
明するための図である。

【図７】清掃作業部の構成を示す平面図である。

【図８】図７の液検出センサ７３の動作原理を説明する
ための図である。

【図９】清掃ロボットの回路構成を示すブロック図であ
る。

【図１０】コントローラの回路構成を示すブロック図で
ある。

【図１１】操縦モードにおける処理を示すフローチャー
トである。

【図１２】操縦モードにおいて前進命令が出力された場
合の処理を示すフローチャートである。

【図１３】左倣い走行を示す図である。

【図１４】右倣い走行を示す図である。

【図１５】左右の壁を測距することにより前進する方法
を示した図である。

【図１６】右側の壁との間の距離を測距することにより
直進を行なう動作を説明するための図である。

【図１７】左右の駆動輪の回転数を検出することにより
直進を行なう動作を説明するための図である。

【図１８】左側の壁に倣って走行する状況を説明するた
めの図である。

【図１９】倣い走行における処理を示すフローチャート
である。

【図２０】両側の壁を測距しながら前進する処理を説明
するための図である。

【図２１】右回転または左回転のコマンドが入力された
ときの処理を示すフローチャートである。

【図２２】図２１の回転動作（♯７０４）の具体的な処
理を示すフローチャートである。

【図２３】推定される清掃ロボットの置かれる９つの環
境を説明するための図である。

【図２４】右回転動作において清掃ロボットが選択する
ことのできる動作シーケンスを示す図である。

【図２５】センサが前方にある壁のみを検知している状
態を説明するための図である。

【図２６】図２５に示される状態から壁の退避動作が行
なわれる状態を示す図である。

【図２７】図２６に示される状態から、右回転が行なわ
れ清掃作業部が左側の壁に接触したときに、対応した動
作を行なう処理を示す図である。

【図２８】周りに何もないときの清掃ロボットの右回転
動作を示す図である。

【図２９】壁際で前方に障害物がある場合の右回転動作
を示す図である。

【図３０】前方に障害物がある場合の右回転動作を示す
図である。

【図３１】右壁際で前方に障害物がある場合の右回転動
作を示す図である。

【図３２】左壁際における右回転動作を示す図である。

【図３３】右壁際における右回転動作を示す図である。

【図３４】左壁際で後方に障害物がある場合の右回転動
作を示す図である。

【図３５】後ろに壁がある場合の右回転動作を示す図で
ある。

【図３６】右壁際で後方に障害物がある状態での右回転
動作を示す図である。

【図３７】Ｕターンの基本動作を説明するための図であ
る。

【図３８】教示モードにおける動作を示すフローチャー
トである。

【図３９】編集モードにおける動作を示すフローチャー
トである。

【図４０】教示された内容を再生する動作を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ 清掃ロボット本体 ２ コントローラ １３ メモリカード ２８ メモリ ３０ 走行部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金藤 靖尚 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 川越 宣和 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの命令に対応する複数の動作を記憶
   する記憶手段と、 操作者から、移動体の動作に関する命令を入力する入力
   手段と、 前記移動体の置かれた環境を認識する認識手段と、 前記認識された環境に基づいて、前記入力された命令に
   対応する１つの動作を前記記憶手段から選択する選択手
   段とを備えた、移動体制御装置。