JP3237500B2 - 自律移動作業車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自律移動作業車に
関し、特に、作業対象範囲をくまなく走行して清掃やワ
ックス塗布などの作業を行なう自律移動作業車に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自律移動作業車としては、たとえ
ば、特公平５−８２６０１号公報に、回転可能な超音波
測距センサとデッドレコニング機能とを有し、超音波測
距センサによって障害物（壁など）の位置座標Ｘｍｉ
ｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘを求め、これらの４
点で囲まれる範囲を走行しながら、超音波測距センサに
よって得られる最新のデータを用いて上記の４点を修正
し、走行範囲を探索する自律移動作業車が開示されてい
る。

【０００３】また、特開平５−２５７５３３号公報に
は、デッドレコニング機能と非接触障害物センサとを持
つ自律移動作業車が開示されている。この自律移動作業
車では、作業領域の形状等の所定情報は予めキーボード
などから入力されているが、障害物に関する情報を持っ
ていない。したがって、障害物が検知されない領域で
は、所定の移動定型パターンで作業を行ない、障害物が
検知される領域では、障害物を回避可能な領域で上記の
移動定型パターンで作業を行なう。具体的には、障害物
存在領域の直前で障害物を検知せずに所定距離を走行で
きたレーン（第１のスルーパスと呼ぶ）と、障害物存在
領域の直後で障害物を検知せずに所定距離を走行できた
レーン（第２のスルーパスと呼ぶ）とを認識し、その２
つのレーンで囲まれた領域を障害物存在領域として認識
する。そして、障害物存在領域の直後で障害物を検出せ
ずに所定距離を走行できたレーンの終了点から上記の移
動定型パターンにより障害物存在領域内の未作業領域の
作業を行なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の特公平５−８２
６０１号公報に開示される従来の自律移動作業車では、
Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘを用いて清掃
領域を判断するため、清掃領域は実際の作業領域の形状
にかかわらず、すべて長方形の領域であると判断され、
実際の面積よりも広くなり、無駄な演算が必要になると
いう問題点があった。また、未作業領域の検索には、上
記の長方形の領域から既作業領域を除く演算が必要とな
るため、既作業領域を記憶する必要があり、障害物が多
数になったり、作業領域の形状が複雑になると、メモリ
の容量が大きくなったり、演算時間が長くなったりする
という問題点もある。さらに、ジグザグ走行で障害物に
ぶつかるとＵターンする走行方法で作業を行ない、障害
物に囲まれそれ以上走行できなくなってから未作業領域
の検索を行ない、未作業領域の作業に移るので、未作業
領域の作業開始地点までの移動距離が長くなったり、既
作業領域を再び走行する必要が生じたりする。したがっ
て、ワックス塗布作業や消毒液による清拭作業などの場
合は、既作業領域を再び走行すると作業品質を劣化させ
るため好ましくないという問題点もあった。

【０００５】また、上記の特開平５−２５７５３３号公
報に開示される従来の自律移動作業車では、障害物にぶ
つからずに所定距離を走行できたかどうかを認識するこ
とにより、障害物の存在領域および障害物の非存在領域
の認識を行なうものであるため、必ず作業前に作業領域
の形状に関する情報を設定（教示）する必要があった。
したがって、事前に作業領域の寸法を測定する等の面倒
な作業が必要となるという問題点があった。

【０００６】また、障害物は実際には自律移動作業車の
走行レーンのピッチにぴったり合っていることは少な
く、スルーパスと障害物との間に作業がされていない作
業残り領域が存在する。したがって、第１のスルーパス
の後および第２のスルーパスの前では、障害物を単純に
回避して作業を行なうのみであるため、この作業残り領
域を作業する配慮がなされておらず、そのため、障害物
の周辺、特に障害物側面の近傍に作業残り領域ができて
しまうという問題点もあった。

【０００７】上記のように、床面清掃作業など床面をく
まなく移動しながら作業を行なう従来の自律移動作業車
においては、部屋や廊下の壁面に棚や柱などの障害物が
複数設置されたような作業領域を作業させる場合、地図
入力や教示作業などの作業が必要であったり、測距セン
サにより部屋の大きさを自動判別する自律移動作業車に
おいても、作業領域の検索に長時間を有したり、大きな
記憶容量が必要になる等の問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、複雑な教示作業や、地図
の入力作業、大容量のメモリ、および複雑な計算を用い
ずに、簡単な処理で未知の障害物を含む作業領域を自動
的にくまなく効率的に作業することかできる自律移動作
業車を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の自律移動
作業車は、障害物を検出するとＵターンするジグザグ走
行により所定の作業を行なう自律移動作業車であって、
前方の障害物を検出する検出手段と、自己の位置および
進行方向を計測する計測手段と、障害物を直接検出する
ことなく、現在走行している第１走行レーンでの位置が
以前に走行した同一方向の第２走行レーンでの終了位置
を進行方向側へ所定量以上越えた場合に、第２走行レー
ンには進行方向に障害物があったと認識し、第１走行レ
ーンと横方向の障害物の側面との間に作業を行なってい
ない作業残り領域があると判断する判断手段とを含む。

【００１０】上記の構成により、現在走行している第１
走行レーンでの位置が以前に走行した同一方向の第２走
行レーンでの終了位置を進行方向側へ所定量以上越えて
いる場合、第２走行レーンには進行方向に障害物があっ
たと認識し、このまま第１走行レーンを走行し続けた場
合に第１走行レーンと横方向の障害物の側面との間に作
業残り領域があることを判断することができるので、複
雑な教示作業、地図の入力作業、大容量のメモリ、およ
び複雑な計算を行なうことなしに作業残り領域を判断す
ることができ、簡単な操作で未知の障害物を含む作業領
域を自動的にくまなく効率的に作業することが可能とな
る。

【００１１】請求項２記載の自律移動作業車は、請求項
１記載の自律移動作業車の構成に加え、判断手段により
作業残り領域があると判断された場合、作業残り領域の
幅を測定する測定手段をさらに含む。

【００１２】上記の構成により、作業残り領域の幅を測
定することができるので、測定した作業残り領域の幅に
応じた最適な作業残り領域の作業方法を決定することが
できる。

【００１３】請求項３記載の自律移動作業車は、請求項
２記載の自律移動作業車の構成に加え、上記測定手段
は、作業残り領域側に車体を９０度方向転換させ、進行
方向に障害物を検出するまで直進して障害物の側面まで
の距離を測定することにより作業残り領域の幅を測定す
る。

【００１４】上記の構成により、単に障害物の側面まで
直進するだけで作業残り領域の幅を測定することができ
るので、簡単な構成で作業残り領域の幅を検出すること
ができる。

【００１５】請求項４記載の自律移動作業車は、請求項
２記載の自律移動作業車の構成に加え、横方向の障害物
までの距離を測定する測距センサをさらに含み、上記測
定手段は、測距センサを用いて横方向の障害物の側面ま
での距離を測定することにより作業残り領域の幅を測定
する。

【００１６】上記の構成により、測距センサを用いて作
業残り領域の幅を測定することができるので、迅速にか
つ正確に作業残り領域の幅を測定することが可能とな
る。

【００１７】請求項５記載の自律移動作業車は、請求項
２記載の自律移動作業車の構成に加え、測定手段により
測定された作業残り領域の幅が所定の幅より小さい場
合、横移動することにより横方向の障害物の側面に沿う
ように走行経路を修正して作業残り領域が発生しないよ
うに作業を行なう。

【００１８】上記の構成により、作業残り領域の幅に応
じて、作業残り領域の走行経路を修正することができる
ので、重複した作業をできるだけ減らして作業時間を短
縮することが可能となる。また、作業残り領域の幅が小
さい場合には、横移動するだけで作業残り領域の作業を
行なうこともでき、方向転換の必要がなくなり、さらに
効率的に作業を行なうことが可能となる。

【００１９】請求項６記載の自律移動作業車は、請求項
２記載の自律移動作業車の構成に加え、測定手段により
測定された作業残り領域の幅をもとに、同一の作業領域
において再度作業を行なう際に作業残り領域が発生しな
いようにジグザグ走行の横移動ピッチを計算する計算手
段と、計算手段により計算された横移動ピッチを記憶す
る記憶手段とをさらに含む。

【００２０】上記の構成により、作業残り領域が発生し
ない横移動ピッチを記憶することができるので、この横
移動ピッチを用いて作業を行なうこにとより、同一作業
領域であれば、２回目からは作業残り領域を発生させる
ことなく、作業を行なうことができ、作業の仕上がり品
質の向上（特に、ワックスがけ等の作業の場合）や作業
の効率化を図ることができる。

【００２１】請求項７記載の自律移動作業車は、請求項
１記載の自律移動作業車の構成に加え、横方向の障害物
までの距離を測定する測距センサと、第１走行レーンで
の位置が第２走行レーンでの終了位置を越えてさらに進
行方向側に走行する際、測距センサを用いて横方向の障
害物の側面の存在の有無を確認する確認手段とをさらに
含み、上記自律移動作業車は、検出手段により前方の障
害物を検出するか、第１走行レーンでの走行距離が所定
の走行距離に到達するか、または、確認手段により横方
向の障害物の側面がないことを検出するかのいずれかの
場合に、作業残り領域の作業を行なう。

【００２２】前方の障害物を検出するか、第１走行レー
ンでの走行距離が所定の走行距離に到達するか、また
は、横方向の障害物の側面がないことを検出するかのい
ずれかの場合に作業残り領域の作業を行なうことができ
るので、作業残り領域の長さを特定することができる。

【００２３】請求項８記載の自律移動作業車は、請求項
７記載の自律作業車の構成に加え、上記自律移動作業車
は、確認手段が横方向の障害物の側面がないことを確認
した場合、横方向の障害物の奥側に未作業領域があるこ
とを認識し、作業残り領域の作業を行なった後、未作業
領域の作業を行なう。

【００２４】上記の構成により、障害物の奥にある作業
領域を簡単な構成で推定することができ、作業領域を自
動的にくまなく効率的に作業することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の自
律移動作業車である清掃作業ロボットについて図面を参
照しながら説明する。以下に説明する清掃作業ロボット
は、床面を清掃する清掃作業ロボットであるが、この他
の作業を行なう自律移動作業車であっても本発明を同様
に適用することができる。

【００２６】図１は、本発明の一実施の形態の清掃作業
ロボットの構成を示す概略図である。図１を参照して、
清掃作業ロボットは、車体部１、走行部２、前方障害物
センサ３、側方倣いセンサ４、左側駆動車輪５ａ、右側
駆動車輪５ｂ、左側駆動モータ６ａ、右側駆動モータ６
ｂ、前側自在キャスタ車輪７ａ、後側自在キャスタ車輪
７ｂ、清掃作業部８、車体部回転軸９、車体部回転駆動
モータ１０、左側測距センサ１１ａ、右側測距センサ１
１ｂを含む。

【００２７】車体部１は、走行部２の上に取付けられ、
走行部２に対して、床面に垂直な車体部回転軸９周りに
回転可能に支持されている。車体部１は、車体部回転駆
動モータ１０によって回転駆動される。走行部２は、清
掃作業ロボット本体を移動させるための走行部である。

【００２８】前方障害物センサ３は、車体部１の前方に
取付けられ、前方の障害物に接触したことを検知し、障
害物検知信号を走行制御部１２（図２参照）へ出力す
る。側方倣いセンサ４は、側方の壁に沿って直進する場
合に、壁までの距離を検出する。車体部１の左右側面に
ポテンショメータが取付けられており、ポテンショメー
タの軸は、垂直軸周りに回転するように取付けられてい
る。ポテンショメータの軸には、横方向に張り出した棒
が取付けられている。棒の先端には、壁を傷つけないよ
うに球体が取付けられている。上記のように構成された
側方倣いセンサ４が、清掃作業ロボットの左右側面それ
ぞれに前後２箇所取付けられている。

【００２９】左側駆動車輪５ａおよび右側駆動車輪５ｂ
は、左側駆動モータ６ａおよび右側駆動モータ６ｂの駆
動軸に直結され、左右独立に回転可能である。このとき
の回転数は、左側回転数検出エンコーダ１３ａおよび右
側回転数検出エンコーダ１３ｂ（図２参照）によって計
測される。

【００３０】左側駆動モータ６ａおよび右側駆動モータ
６ｂは、走行部２の車体台板に固定され、走行制御部１
２によって左右独立に駆動制御され、左側駆動車輪５ａ
および右側駆動車輪５ｂを独立に回転駆動することによ
り、前進、後進、回転、またはカーブ走行を行なう。

【００３１】前側自在キャスタ車輪７ａおよび後側自在
キャスタ車輪７ｂは、左側駆動車輪５ａおよび右側駆動
車輪５ｂとともに車体を支え、左側駆動車輪５ａおよび
右側駆動車輪５ｂの回転に応じて車輪の向きが回転し、
スムーズな回転走行およびカーブ走行を実現する。

【００３２】清掃作業部８は、車体部１に連結され、床
面の清掃作業を行なう。車体部回転軸９の軸周りに車体
部１が走行部２に対して回転する。車体部回転駆動モー
タ１０は、車体部１を走行部２に対して回転させるため
のモータである。

【００３３】左側測距センサ１１ａおよび右側測距セン
サ１１ｂは、それぞれ左側方向、右側方向の障害物まで
の距離を測定する測距センサであり、超音波測距センサ
または光学的測距センサが用いられる。

【００３４】次に、図１に示す清掃作業ロボットの制御
部の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示す
清掃作業ロボットの制御部の構成を示すブロック図であ
る。

【００３５】図２を参照して、制御部は、走行制御部１
２、左側回転数検出エンコーダ１３ａ、右側回転数検出
エンコーダ１３ｂ、ピッチ記憶部１４、操作部１５、演
算制御部１６を含む。

【００３６】走行制御部１２には、前方障害物センサ
３、左側測距センサ１１ａ、および右側測距センサ１１
ｂが接続される。また、走行制御部１２には、左側駆動
モータ６ａ、右側駆動モータ６ｂ、左側回転数検出エン
コーダ１３ａ、および右側回転数検出エンコーダ１３ｂ
が接続される。さらに、走行制御部１２は、演算制御部
１６と接続され、演算制御部１６は、ピッチ記憶部１４
および操作部１５と接続される。

【００３７】走行制御部１２は、左側駆動モータ６ａお
よび右側駆動モータ６ｂの回転数を左側回転数検出エン
コーダ１３ａおよび右側回転数検出エンコーダ１３ｂか
らの出力をモニタすることにより制御し、前進、後進、
カーブ走行、その場回転等の走行制御を行なう。また、
走行制御部１２は、前方障害物センサ３および側方倣い
センサ４の出力に応じて、後述する図４に示すフローチ
ャートに従って走行制御を行なう。

【００３８】左側回転数検出エンコーダ１３ａは、左側
駆動モータ６ａの回転数を計測し、走行制御部１２へ出
力する。右側回転数検出エンコーダ１３ｂは、右側駆動
モータ６ｂの回転数を計測し、走行制御部１２へ出力す
る。

【００３９】ピッチ記憶部１４は、横移動ピッチを記憶
し、演算制御部１６へ出力する。操作部１５は、各種設
定値を入力したり、命令を与えるためのキースイッチと
表示部とから構成される。演算制御部１６は、清掃作業
ロボット全体の演算および制御を行なう。

【００４０】次に、図１に示す側方倣いセンサ４につい
てさらに詳細に説明する。図３は、側方倣いセンサの使
用状況を説明するための図である。側方の壁に沿って走
行する場合、側方倣いセンサ４の先端部が壁に接触し、
壁との距離に応じてポテンショメータの軸周りに回転
し、その回転角度θ１、θ２をポテンショメータで検出
する。

【００４１】走行制御部１２は、前後の側方倣いセンサ
４の回転角度θ１、θ２をもとに、壁と清掃作業ロボッ
トとの平行度合と距離とを計算し、清掃作業部８の横側
が壁に接するように所定の距離を保ち、かつ、壁と平行
となるように走行を制御する。

【００４２】次に、上記のように構成された清掃作業ロ
ボットの動作について詳細に説明する。図４は、測距し
ながらジグザグ走行の横移動ピッチを計算する処理を示
すフローチャートである。

【００４３】まず、置かれた場所で左右の壁までの距離
を測定する（♯１０１）。次に、左右のどちらか近い方
の壁の方に９０度回転しその壁の方へ向かって進み、壁
に接触したら、左の壁なら右に、右の壁なら左に９０度
回転し壁に沿う（♯１０２）。

【００４４】次に、清掃作業ロボットの位置座標を示す
変数ｘ、ｙを０にし、現在の位置を原点とする。また、
作業領域を示す変数ｘ０、ｙ０、ｘ１、ｙ１を初期化す
る。具体的には、ｘ０、ｙ０を現在位置（原点）に設定
し、ｘ１、ｙ１をそれぞれＸｍａｘ、Ｙｍａｘに設定す
る（♯１０３）。なお、Ｘｍａｘ、Ｙｍａｘは作業前に
操作部１５から入力されている。

【００４５】次に、遠い方（作業進行方向側）の壁まで
の距離をもとに、以下の式により横移動ピッチＰ０を計
算する（♯１０４）。この式は、Ｐ０を作業の終了行程
で清掃作業ロボットが作業進行方向側の壁に沿って復路
で作業を行なうように設定するものである。

【００４６】Ｐ０＝（Ｗ−Ｌ／２）／ｍ … （１） Ｐ０＜Ｌ−Ｄｍｉｎ … （２） ここで、ｍは、（２）式を満たす最大の正の偶数。Ｗ
は、ロボットの中心から遠い方の壁までの距離であり、
測距センサの測定値をもとに、ロボット上での測距セン
サの取付位置を考慮して、計算により求める。Ｌは、清
掃作業ロボットの作業幅である。Ｄｍｉｎは、ジグザグ
走行の前の走行レーンとの重なり幅の最小値であり、ロ
ボットの直進走行性能に応じて予め決定されている値で
ある。

【００４７】次に、現在の作業が通常の作業かまたは作
業残り領域の作業かを示すモードフラグＭＦを０にする
（♯１０５）。なお、ＭＦ＝０のとき、通常作業モード
を示しており、ＭＦ＝１のとき、作業残り領域作業モー
ドを示している。

【００４８】最後に、ジグザグ走行のサブルーチンを実
行し（♯１０６）、作業を終了する。

【００４９】次に、図４に示すジグザグ走行のサブルー
チンについてさらに詳細に説明する。図５および図６
は、再帰呼出をするジグザグ走行のサブルーチンを説明
するフローチャートである。

【００５０】まず、直進を開始する（♯２０１）。次
に、モードフラグＭＦを判別する（♯２０２）。ここ
で、ＭＦ＝０ならば、通常作業モードであり、♯２０３
へ進み、ＭＦ＝１ならば、作業残り領域作業モードであ
り、♯２０５へ進む。

【００５１】次に、作業終了側の障害物までの距離Ｗを
測定し、現在の自己位置ｘとＷからその障害物のｘ座標
（＝ｘ＋Ｗ）を計算し、その障害物が今までに発見した
どの障害物よりも作業開始側に近ければ（♯２０３でＹ
ＥＳ）、♯２０４へ進み、（１）式によりＰ０を計算し
直し、将来、この障害物に復路で沿って走行するように
する。一方、ＭＦ＝１で通常領域の作業でない場合は、
♯２０３、および♯２０４は行なわない。

【００５２】次に、現在位置のｙ座標がｙ１よりも所定
量Ｌ１以上大きいか否かを判断する（♯２０５）。Ｌ１
は、前方障害物センサの右端と左端を結ぶ直線と、前方
障害物センサの最先端との距離である（図３参照）。本
実施例では前方障害物センサが曲面なので、前進時に前
側障害物が前方障害物センサのどの位置に接触するかに
より、前進距離にＬ１の差が生じる。前方障害物センサ
に障害物が完全に接触しなかったことを確認する意味で
所定量Ｌ１を加えている。ｙ≦ｙ１＋Ｌ１ならば、♯２
０９へ進み、ｙ＞ｙ１＋Ｌ１ならば、♯２０６へ進む。

【００５３】ｙ＞ｙ１＋Ｌ１のとき、その前の走行レー
ンでのｙ座標の最大値よりも現在のｙ座標が大きいた
め、前の走行レーンには往路進行方向に障害物があった
と認識し、以降の♯２０７で、障害物と現在の走行レー
ンとの間の作業残り領域の作業を行なうが、その前に、
現在のモードフラグＭＦと、横移動ピッチＰ０と、ｘ１
と、ｙ０とをスタックに保存する（♯２０６）。これ
は、作業残り領域の走行のサブルーチンの中で、ジグザ
グ走行サブルーチンを再帰的に呼出して使用し、そのと
き、ＭＦ、Ｐ０、ｘ１、ｙ０を新しい値に書換えるため
である。

【００５４】次に、作業残り領域走行サブルーチンで作
業残り領域の作業を行なう（♯２０７）。作業残り領域
走行サブルーチンについては後述する。

【００５５】次に、作業残り領域走行サブルーチンが終
了し、通常走行に戻ったので、スタックに退避していた
ＭＦ、Ｐ０、ｘ１、ｙ０を復帰させ（♯２０８）、♯２
１０へ進む。

【００５６】一方、ｙ≦ｙ１＋Ｌ１のとき、前方の障害
物に接触したか否かを判断し（＃２０９）、接触してい
なければ♯２０２へ戻り、接触していれば♯２１０へ進
む。

【００５７】次に、前方の障害物に接触した場合、ｙ１
に現在位置のｙ座標を代入する（♯２１０）。

【００５８】次に、モードフラグＭＦが０か１かを判別
する（♯２１１）。これは、ジグザグ走行サブルーチン
が作業残り領域走行のサブルーチンや終了側レーン走行
のサブルーチンの中でも呼出され、通常走行の場合と若
干異なる動作をする必要があるため、ここで、現在は通
常走行中なのか作業残り領域の走行中なのかを判別する
ためである。

【００５９】次に、ＭＦ＝０のとき、作業進行方向側へ
９０度回転し、横移動ピッチＰ０だけ作業進行方向側へ
直進する。その後、さらに９０度回転し、横移動ピッチ
Ｐ０でのＵターンを完了する（♯２１２）。

【００６０】次に、現在の走行レーンが作業終了側の最
もｘ座標の小さい障害物に沿う走行レーンか否かを判別
する（♯２１３）。作業終了側の最もｘ座標の小さい障
害物に沿う走行レーンの場合、♯２１４へ進み、そうで
なければ♯２１５へ進む。

【００６１】最もｘ座標の小さい障害物に沿う走行レー
ンの場合、終了側レーン走行のサブルーチンを実行し
（♯２１４）、ジグザグ走行サブルーチンを終了しリタ
ーンする。

【００６２】一方、最もｘ座標の小さい障害物に沿う走
行レーンでない場合、ｙ０の位置まで直進する（♯２１
５）。これは、復路の走行である。

【００６３】次に、現在のｙ座標が作業領域の最大値ｘ
１以上か否かを判別し（♯２１６）、最大値ｘ１以上で
あればジグザグ走行サブルーチンを終了しリターンす
る。最大値ｘ１以上でなければ、作業進行方向側へ９０
度回転し、横移動ピッチＰ０だけ作業進行方向側へ直進
し、その後、さらに９０度回転し、横移動ピッチＰ０で
のＵターンを完了し（♯２１７）、♯２０１へ戻る。

【００６４】次に、図５に示す作業残り領域走行のサブ
ルーチンについてさらに詳細に説明する。図７および図
８は、未作業領域に対応したジグザグ走行を行なう作業
残り領域走行のサブルーチンを示すフローチャートであ
る。

【００６５】まず、モードフラグＭＦを１に設定し、作
業領域のｙ座標の下限値ｙ０にｙ１を代入し、ｘ座標の
上限値ｘ１に現在のｘ座標を代入し、ｙ座標の上限値ｙ
１にＹｍａｘを代入する（♯３００）。次に、作業開始
側の障害物までの距離Ｄを測定する（♯３０１）。Ｄは
清掃作業部の障害物側の端から障害物までの距離であ
り、測距センサの出力をもとに、ロボット上での測距セ
ンサの取付位置を考慮して、計算により求める。

【００６６】次に、Ｄと所定の値Ｄ０とを比較し（♯３
０２）、ＤがＤ０未満であれば♯３０３へ進み、Ｄ０以
上であれば♯３０５へ進む。ここで、Ｄ０は、それまで
の走行レーン間のオーバーラップ量であり、清掃作業ロ
ボットの作業幅Ｌと横移動ピッチＰ０から、 Ｄ０＝Ｌ−Ｐ０ …（３） により計算される。

【００６７】Ｄ≧Ｄ０の場合は、ジグザグ走行（１往復
半）で作業残り領域を走行する。そのための横移動ピッ
チＰ０を下記の式で計算し（♯３０５）、♯３０８へ進
む。

【００６８】Ｐ０＝（Ｄ−Ｌ／２）／３ … （４） 一方、本実施例では、前側障害物センサの幅が清掃作業
部の幅より小さいので、前側障害物センサが前方障害物
を検出しなくても、そのまま前進すると、清掃作業部に
障害物が接触する場合がある。この場合、作業残り領域
の幅Ｄはマイナスとなる。そしてＤ＜０の場合は、作業
開始側の障害物の反対側へＤだけ横移動して障害物に沿
い（♯３０６）、走行レーン数１で作業する（♯３０
７）。

【００６９】一方、０＜Ｄ＜Ｄ０の場合は、作業残り領
域の幅が小さいので、作業開始側の障害物に向かって横
移動して障害物に沿い（♯３０４）、走行レーン数１で
作業する（♯３０７）。このようにしても、横移動量
は、今までの走行レーン間のオーバーラップ量以内とな
るので、この後も作業残りを生じることはない。

【００７０】次に、直進を開始する（♯３０８）。次
に、作業開始側の障害物までの距離Ｄを測定し、所定の
値Ｄｍａｘと比較する（♯３０９）。Ｄｍａｘは、作業
残り領域の最大幅であり、以下の式により計算される。

【００７１】Ｄｍａｘ＝２×Ｌ … （５） ＤがＤｍａｘ以上であれば♯３１０へ進み、Ｄｍａｘ未
満であれば♯３１２へ進む。

【００７２】ＤがＤｍａｘ以上であれば、作業開始側の
障害物がなくなったと認識する。そして、作業開始側の
障害物の奥に未作業領域があることを認識し、そのこと
を所定のフラグに記憶する（♯３１０）。次に、現在位
置のｙ座標をｙ１に代入して記憶し（♯３１１）、♯３
１６へ進む。

【００７３】一方、ＤがＤｍａｘ未満であり、まだ作業
開始側の障害物があるものと認識すると、そのまま直進
する。そして、直進しながら自己中心位置から作業終了
側の障害物までの距離Ｗを測定し、現在の自己位置ｘと
Ｗとからその障害物のｘ座標（＝ｘ＋Ｗ）を計算し、そ
の障害物が今までに発見したどの障害物よりも作業開始
側に近ければ（♯３１２）、♯３１３へ進み、そうでな
ければ♯３１４へ進む。

【００７４】障害物が今までに発見したどの障害物より
も作業開始側に近い場合、（１）式によりＰ０を計算し
直し（♯３１３）、将来、この障害物に復路で沿って走
行するようにする。

【００７５】次に、前方の障害物に接触したかどうかを
判別する（♯３１４）。前方の障害物に接触していれ
ば、♯３１１へ進み、現在位置のｙ座標をｙ１に代入し
て記憶する。一方、接触していなければ♯３１５へ進
む。

【００７６】前方の障害物に接触していない場合、現在
位置のｙ座標がｙ１よりも所定量Ｌ１以上大きいか否か
を判別する（♯３１５）。ｙ１よりＬ１以上大きい場合
は♯３１６へ進み、大きくなければ♯３０８へ戻る。

【００７７】現在位置のｙ座標がｙ１よりＬ１以上大き
いの場合、作業残り領域の走行レーン数（♯３０５また
は♯３０７で求めた値）を終了したかどうかを判別する
（♯３１６）。未終了であれば♯３１７へ進み、終了し
ていれば♯３２０へ進む。

【００７８】未終了の場合、作業開始方向側へ９０度回
転し、横移動ピッチＰ０だけ作業開始方向側へ直進し、
その後、さらに９０度回転し、横移動ピッチＰ０でのＵ
ターンを完了する（♯３１７）。

【００７９】次に、ｙ座標がｙ０になるまで直進する
（♯３１８）。ｙ０は、♯３０１で記憶した作業残り領
域の開始位置のｙ座標である。

【００８０】次に、作業開始方向側へ９０度回転し、横
移動ピッチＰ０だけ作業開始方向側へ直進し、その後、
さらに９０度回転し、横移動ピッチＰ０でのＵターンを
完了し（♯３１９）、♯３０８へ戻る。

【００８１】一方、作業残り領域の走行レーン数を終了
していない場合、障害物の奥に未作業領域があったかど
うか（♯３１０で記録済）を判別し（♯３２０）、未作
業領域があれば♯３２２へ進み、なければ♯３２１へ進
む。

【００８２】未作業領域がない場合、作業残り領域の作
業を終了し、作業進行方向側へ９０度回転し、ｘ＝ｘ１
の位置まで直進し、さらに往路進行方向を向くように
（直前の回転方向と逆の方向に）９０度回転し（♯３２
１）、作業残り領域の作業を終了しリターンする。

【００８３】一方、未作業領域がある場合、現在位置の
ｙ座標をｙ０に代入し、ｙ１にＹｍａｘを代入する（♯
３２２）。なお、次の♯３２５で行なうジグザグ走行サ
ブルーチンにおいて、ｙ０は作業領域の開始位置のｙ座
標になり、ｙ１は終了位置のｙ座標の初期値になる。ｘ
１は♯３０１で設定された値のままであり、作業残り領
域の作業進行方向側端のｘ座標であって、♯３２５で行
なうジグザグ走行サブルーチンにおいて、終了位置のｘ
座標となる。

【００８４】次に、横移動可能な位置まで直進した後、
作業開始方向側へ９０度回転し、未作業領域の作業開始
方向側の端まで直進し、さらに往路進行方向を向くよう
に（直前の回転方向と逆方向に）９０度回転し壁に倣う
（♯３２３）。

【００８５】次に、現在位置のｘ座標と、ｘ１から未作
業領域の作業幅を求め、走行レーン数ｍと横移動ピッチ
Ｐ０を以下の式により計算する（♯３２４）。

【００８６】Ｐ０＝（ｘ１−ｘ）／ｍ … （６） Ｐ０＜Ｌ−Ｄｍｉｎ … （７） ここで、ｍは、（７）式を満たす最大の正の偶数であ
り、Ｌは、清掃作業ロボットの作業幅である。Ｄｍｉｎ
は、ジグザグ走行の前の走行レーンとの重なり幅の最小
値であり、清掃作業ロボットの直進走行性能に応じて予
め決定されている値である。

【００８７】最後に、ジグザグ走行サブルーチンを実行
した後（♯３２５）、作業残り領域走行のサブルーチン
を終了してリターンする。このジグザグ走行サブルーチ
ン中に、作業残り領域が発生した場合は、作業残り領域
走行のサブルーチンが再帰的に呼出される。

【００８８】次に、上記の各フローチャートに従った清
掃作業ロボットの具体的な動作について説明する。図９
は、図１に示す清掃作業ロボットの第１の動作を説明す
るための図である。

【００８９】図９を参照して、まず、ａ点は、♯１０３
の作業領域の原点位置を示している。すなわち、最初に
置いた位置が左の壁に近かった場合の例であり、♯１０
１〜♯１０２でこの場所まで移動する。次に、♯１０４
で、右側の壁までの距離を測定し、横移動ピッチＰ０を
計算する。

【００９０】次に、ｂ点は、♯２０１〜♯２０５でジグ
ザグ走行を繰返し、最後に前方の棚に接触する場所を示
している。今後、この位置のｙ座標がｙ１である。ジグ
ザグ走行中、♯２０３〜♯２０４で周期的に右側の壁ま
での距離を測定するが、まだ最初の壁しか発見しておら
ず、横移動ピッチＰ０はそのままである。

【００９１】次に、ジグザグ走行中初めて前方に壁のな
い領域すなわちｃ点にきたので、ｃ点の位置は、ｂ点の
位置よりも前方に進んだ位置となる。このとき、♯２０
５でそのことを発見し、♯２０６へ進み、その後作業残
り領域走行のサブルーチンへ進む。そして、少し直進し
て横の棚までの距離を測定できる位置まで進み、左の棚
までの距離を測定する。この場合、横の棚までの距離が
大きいので、１往復半で棚の横を作業することにし、横
移動ピッチＰ０を計算する。

【００９２】次に、♯３０９で、左の棚までの距離を測
定しつつ直進し、ｄ点の位置で左の障害物までの距離が
大きくなり、左の棚がなくなったことを発見する。そし
て、左の棚の奥に未作業領域があることを記憶する（♯
３０９〜♯３１０）。

【００９３】次に、作業残り領域をジグザグ走行で作業
し、左の棚の奥に進んで、壁に倣ったところがｅ点であ
る（♯３２３）。次に、♯３２４で横移動ピッチＰ０を
計算するが、この場合、今の位置は最初の壁と同じ壁な
ので、計算の結果は最初の横移動ピッチと同じになる。

【００９４】次に、ｆ点は、ジグザグ走行のサブルーチ
ンを実行して未作業領域の作業を終了した位置である
（♯３２５）。次に、Ｕターンして、ｆ点から次の走行
レーンへ移るが、この走行レーンが右側の壁においてあ
る棚に沿う走行レーンなので、♯２１３で♯２１４へ進
んで終了側レーン走行のサブルーチンを実行し、右側の
壁まで移動してｇ点に達し、壁に沿う。

【００９５】そして、右と左、前と後を入換え、ジグザ
グ走行を行なって、最終的にｈ点まで移動し作業を終了
する。

【００９６】次に、図１に示す清掃作業ロボットの第２
の動作について説明する。図１０は、図１に示す清掃作
業ロボットの第２の動作を説明するための図である。

【００９７】図１０を参照して、図１０に示すａ点から
ｅ点までは、図９に示すａ点からｅ点までの動作と同じ
動作であるため、詳細な説明を省略し、以降の動作につ
いて説明する。

【００９８】まず、ｆ点は、棚の奥の未作業領域を作業
中に、さらに作業残り領域が発生することを検出したと
ころである。次に、ｇ点は、終了側レーン走行のサブル
ーチンの実行中に作業残り領域を発見し、作業残り領域
の作業を行なっているところである。

【００９９】次に、図１に示す清掃作業ロボットの第３
の動作について説明する。図１１は、図１に示す清掃作
業ロボットの第３の動作を説明するための図である。

【０１００】図９に示すｃ点の位置で、作業残り領域の
発生を発見した後、作業残り領域の幅と現在位置のｘ座
標とをもとに、左側の棚で作業残り領域が発生しないよ
うな横移動ピッチＰを計算し、ピッチ記憶部１４に記憶
する。そして、次回から初期横移動ピッチとして、ピッ
チ記憶部１４に記憶された横移動ピッチＰを用いること
により、図１１に示すように左の棚で作業残り領域が発
生しないように作業することができる。ここで、左側の
棚で作業残り領域が発生しないような横移動ピッチＰ
は、以下の式により計算される。

【０１０１】Ｐ＝（ｘ１−Ｄ）／ｍ … （８） Ｐ＜Ｌ−Ｄｍｉｎ … （９） ここで、ｍは、（９）式を満たす最大の正の偶数であ
り、ｘ１は、図９のｃ点の位置のｘ座標である。Ｄは、
図９のｃ点の位置での作業開始側の障害物と清掃作業ロ
ボットの作業開始方向側端との距離であり、Ｌは、清掃
作業ロボットの作業幅である。Ｄｍｉｎは、ジグザグ走
行の前の走行レーンとの重なり幅の最小値であり、清掃
作業ロボットの直進走行性能に応じて予め決定されてい
る値である。

【０１０２】なお、ピッチ記憶部１４には、複数の横移
動ピッチの値を記憶することもできるので、図１０に示
すように作業残り領域が複数回生じる場合でも有効であ
る。

【０１０３】次に、清掃作業ロボットの第４の動作例に
ついて説明する。図１２は、図１に示す清掃作業ロボッ
トの第４の動作例を説明するための図である。

【０１０４】これまでの説明では、作業残り領域の幅
を、横方向の障害物までの距離を測定する左側測距セン
サ１１ａまたは右側測距センサ１１ｂにより測定してい
たが、これらの測距センサを用いなくても、作業残り領
域の幅を測定することができる。図１２は測距センサを
用いずに作業残り領域の幅を測定する方法を説明するた
めの図である。

【０１０５】まず、図１２のｃ点の位置で、作業残り領
域の発生を発見後、さらに車体幅の半分の距離だけ直進
し、作業開始方向側に９０度回転する。そして、障害物
に接触するまで（図１２のｄ点）作業開始方向に直進す
る。このときの横方向移動距離から作業残り領域の幅を
知ることができる。すなわち、図９では、作業残り領域
の作業は、作業進行方向側から作業開始方向側へ向かっ
て行なわれるが、図１２では、作業残り領域の作業は作
業開始方向側から作業終了方向側へ向かって行なわれ
る。上記のように、障害物に接触するまで移動すること
により測距センサを用いなくても作業残り領域の幅を測
定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の清掃作業ロボットの構
成を示す概略図である。

【図２】図１に示す清掃作業ロボットの制御部の構成を
示すブロック図である。

【図３】側方倣いセンサの使用状況を説明するための図
である。

【図４】測距してジグザグ走行の横移動ピッチを計算す
る処理を説明するためのフローチャートである。

【図５】図４に示すジグザグ走行の処理の一部を説明す
るためのフローチャートである。

【図６】図４に示すジグザグ走行の処理の他の一部を説
明するためのフローチャートである。

【図７】図５に示す作業残り領域走行のサブルーチンの
一部を説明するためのフローチャートである。

【図８】図５に示す作業残り領域走行のサブルーチンの
他の一部を説明するためのフローチャートである。

【図９】図１に示す清掃作業ロボットの第１の動作例を
説明するための図である。

【図１０】図１に示す清掃作業ロボットの第２の動作例
を説明するための図である。

【図１１】図１に示す清掃作業ロボットの第３の動作例
を説明するための図である。

【図１２】図１に示す清掃作業ロボットの第４の動作例
を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 車体部 ２ 走行部 ３ 前方障害物センサ ４ 側方倣いセンサ ５ａ 左側駆動車輪 ５ｂ 右側駆動車輪 ６ａ 左側駆動モータ ６ｂ 右側駆動モータ ７ａ 前側自在キャスタ車輪 ７ｂ 後側自在キャスタ車輪 ８ 清掃作業部 ９ 車体部回転軸 １０ 車体部回転駆動モータ １１ａ 左側測距センサ １１ｂ 右側測距センサ １２ 走行制御部 １３ａ 左側回転数検出エンコーダ １３ｂ 右側回転数検出エンコーダ １４ ピッチ記憶部 １５ 操作部 １６ 演算制御部

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 (56)参考文献 特開 平５−257533（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−184105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−154008（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−165517（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 1/00 - 1/12

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 障害物を検出するとＵターンするジグザ
   グ走行により所定の作業を行なう自律移動作業車であっ
   て、 前方の障害物を検出する検出手段と、 自己の位置および進行方向を計測する計測手段と、前記障害物を直接検出することなく、 現在走行している
   第１走行レーンでの位置が以前に走行した同一方向の第
   ２走行レーンでの終了位置を進行方向側へ所定量以上越
   えた場合に、前記第２走行レーンには進行方向に障害物
   があったと認識し、前記第１走行レーンと横方向の障害
   物の側面との間に作業を行なっていない作業残り領域が
   あると判断する判断手段とを含む自律移動作業車。
2. 【請求項２】 前記判断手段により前記作業残り領域が
   あると判断された場合、前記作業残り領域の幅を測定す
   る測定手段をさらに含む請求項１記載の自律移動作業
   車。
3. 【請求項３】 前記測定手段は、前記作業残り領域側に
   車体を９０度方向転換させ、進行方向に障害物を検出す
   るまで直進して障害物の側面までの距離を測定すること
   により、前記作業残り領域の幅を測定する請求項２記載
   の自律移動作業車。
4. 【請求項４】 横方向の障害物までの距離を測定する測
   距センサをさらに含み、 前記測定手段は、前記測距センサを用いて障害物の側面
   までの距離を測定することにより前記作業残り領域の幅
   を測定する請求項２記載の自律移動作業車。
5. 【請求項５】 前記自律移動作業車は、前記測定手段に
   より測定された前記作業残り領域の幅が所定の幅より小
   さい場合、横移動することにより横方向の障害物の側面
   に沿うように走行経路を修正して作業残り領域が発生し
   ないように作業を行なう請求項２記載の自律移動作業
   車。
6. 【請求項６】 前記測定手段により測定された前記作業
   残り領域の幅をもとに、同一作業領域を再度作業する場
   合に前記作業残り領域が発生しないように横移動ピッチ
   を計算する計算手段と、 前記計算手段により計算された横移動ピッチを記憶する
   記憶手段とをさらに含む請求項２記載の自律移動作業
   車。
7. 【請求項７】 横方向の障害物までの距離を測定する測
   距センサと、 前記第１走行レーンでの位置が前記第２走行レーンでの
   終了位置を越えてさらに進行方向側に走行する際、前記
   測距センサを用いて横方向の障害物の側面の存在の有無
   を確認する確認手段とをさらに含み、 前記自律移動作業車は、前記検出手段により前方の障害
   物を検出するか、前記第１走行レーンでの走行距離が所
   定の走行距離に到達するか、または、前記確認手段によ
   り横方向の障害物の側面がないことを検出するかのいず
   れかの場合に、前記作業残り領域の作業を行なう請求項
   １記載の自律移動作業車。
8. 【請求項８】 前記自律移動作業車は、前記確認手段が
   横方向の障害物の側面がないことを確認した場合、横方
   向の障害物の奥側に未作業領域があることを認識し、前
   記作業残り領域の作業を行なった後、前記未作業領域の
   作業を行なう請求項７記載の自律移動作業車。