JPS63156203A - 自立型作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 何）　竜業上の利用分野 本発明け、作業車本体に設けた作業手段が作業する領域
を自ら知覚して自動的に作業する自立型作業車忙関し、
たとえば塗装、清掃、床磨き、散水等の自動作業に好適
するものである。

（ロ）従来の技術 従来この種の作業車については、種々考えられている。

なとえば、特開昭５９−９９５０７号公報には、作業車
が作業領域の概形形状を記憶する方法について開示して
いる。この方法では、概形形状を認識するための方位セ
ンサ及び距離センサが設けらｈているが、概形形状に沿
って走行させる際には、作業車自体が自立的にセンサ出
力に基づいて走行するものではない。マ九、その概形形
状のティーチング時忙は作業が行なわｈず、作業領域の
隅の作業が後の問題となってくる。

特公昭６０−５２４４３号公報にけ、比較的高精度に閉
空間の地図を作成し、且作業を行うことが開示されてい
るが、センシングのためのセンサが数多く用いらハてお
り、作業車の構成が複雑であり、高価忙なる。また、地
図作成と作業の際に、閉空間の外壁に接触させながら、
作業領域を一周させるものではなく、閉空間を囲んでい
る壁面を対象とし六作業には効率が悪い。

＠肪「センサ技術ｊ　１９８４年４月号（Ｔｏｌ。

４、Ｎ１４）の５２頁乃至５６頁に掲載の床面清掃ロボ
ットは、作業領域の外周を一周し々がら清掃作業を行う
が、作業領域内部に障害物がある場合正確な地図を作成
することが出来なかつな。

（ハ）発明が解決しようとする間１点 本発明け、かうする点に鑑み発明されぇものにして、作
業領域の外周壁面に近接しながら一周して、作業領域の
外形地図を作成すると同時に、作業者に搭載さｈた認識
センサ及び地図作成手段により作業領域の内部の障害物
等の地図を作成することができる構成の自立型作業車を
提供せんとするものである。

に）問題点を解決する走めの手段 かかる問題点を解決するなめ、本発明による自立型作業
車は、作業領域を仕切る壁面に近接して、その壁面を検
出するように作業車本体の川面に取付けられ六複数の近
接センサと、作業領域を認識するために作業車木体知搭
載された認識センサと、接触センサ及び認識センサの出
力に基づいて作業領域の地図を作成する手段と、地図に
基づく作業領域内で作業車本体の走行を制有する手段さ
、作業車本体の移行時に作業を行う作業手段と、を具備
し、近接センサの出力に基づいて、前記壁面に近接しな
がら、作業領域の外局を一周することにより、作業領域
の外形地図を作成すると同時に、上記認識センサの検出
出力ｆより作業＠炉の内部の障害物等の地図を作成する
。

（ホ）作　用 作業車本体の川面に取付は先近接センサの出力に基づい
て、作業領域を仕切る壁面を検出して、その壁面を一周
する場合、作業車本体の前面に取付けた近接センサによ
り、作業車本体の前方の壁面を検知し、右回りに１周さ
せるときけ、作業車本体の進行方向を右側へ、左回りに
１周させるときには、進行方向を左側に変えるように、
作業車本体の走行制御手段を制御する。

作業車本体の側面に取付けな近接センサにより、作業車
本体の側方の壁面を検知しながら、この壁面に沿って作
業車本体が移行するなめ、その近接センサが側方の壁面
を検知しないときには、作業車本体が側方の壁面に近ず
くように、走行制御手段を制御する。この場合に、側面
の接触センサけ、右回りに１周させるときには、作業車
本体の左側面に取付けらｈ１左回りに１周させるときに
は、作業車本体の右側面に取付けられる。

次に、壁面が進行方向から途切ｈ１現在位置からは死角
の部分に続いている場合、側面の近接センサは壁面を検
知していない時間が長くなり、検知していない時間があ
る一定時間より長くなると、作業車本体を、右回りに１
周させるときは左側へ、左回りに１周させるときけ右側
へ、各々側面の近接センサが壁面を検知するまで、作業
車本体の進行方向を曲げる。まな、側面の片側に複数個
の近接センサが取り付けられている場合は、側面の前の
近接センサが壁面を検知していなく、かつ後の近接セン
サが壁面を検知している状態では、壁面がそこで途切れ
、現在位置からは死角の部分に櫟いているこ七を判断し
、上述と同様に、側面の前の近接センサが壁面を検知す
るまで曲がるよう制御する。

このよう圧して、近接センサにより自立的に外周を一周
しながら、地図作成のためのセンサにより、−周の際の
移動距離と方向を随時検出し、そして、作業領域の外形
地図を作成し、作業領域の外形形状を認識する。また、
認識センサにより作業領域の内部の障害物までの距離と
現在位置と進行方向を検出し、作業領域の内部地図を作
成し、領域内の障害物等の位置を認識する。外形形状を
走行させながら認識するので、元の位置に戻りば、すな
わち外周を一周すれば自動的に停止する。地図の作成後
に訃いては、作業領域内を全面にわたつて作業車本体か
移行しをがら作業を行う。

（へ）実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は作業車の原理模型図である。この図面において
、作業車本体ｍけその駆動輪ｆ２１、＋３１を個別に駆
動する一対のモータ（図示せず）、作業手段（４）及び
これらのモータ及び作業手段（４）を制御する制御手段
（６）等を搭載している。作業手段（４）は、この実施
例では清掃装置であり、吸込口、集塵ファン及びそのモ
ータからなっている。ｆ２１１ｉ１は上記駆動輪＋２１
Ｆ３．１とともに作業車本体ｆｉｌを支持するキャスタ
であって、本体後端に回転自在に設けられている。

作業車本体（りはその前面と左側面に壁面等に近接接触
し走ことを検出する接触センサｔｅｌ、（７１、（ｇｌ
を備えており、また、各駆動輪＋２１、＋３１に取付け
らｈたエンコーダ（９）、（１ｃｉｌ及び方位を検知す
るジャイロコンパスｎ１を備えている。を念、この作業
車本体ｆ１）の両側面前方には、音波の反射により作業
領域内部の障害物等を検知する距離センサ６１ｍ、Ｈを
備えている。このエンコーダ及びジャイロコンパス及び
距離センサは作業領域を認識するための認識センサ（１
６１となるものである。

マ六、接触センサ（６１％　（７１、＋８１の各出力に
よって、作業領域の壁面を検出し、この検出に基づいて
制御手段（５）にて作業車本体＋１）の移行が制御され
る。

また、認識センサの出力に基づいて、地図作成手段（ｌ
匂にて作業領域の地図が作成さｈる。

認識センサＨと地図作成手段も喝の関係を示すブロック
図を第２図に示す。この図面にシいて、各エンコーダ＋
９１、ｆｌＣＩの出力は検出部０・で検出され。

その検出出力は波形整形回路αηにで波形整形され、イ
ンターフェイス舖を介してカウンタ６１に入力され、こ
のカウンタにて単位時間当りの出力パルス数が計数され
る。まな、作業領域内部を検知するための距離センサ＾
３Ｓ（１４（作業領域の外周を右回りＶＣ１周させる時
は距離センサα４を、左回りに１周させる時は距離セン
サ＾講を用いる。）は音波を発して、その音波が反射し
てもどってきたときを検知するようかつていて、この音
波の発信タイミング受信タイミングの信号が検出部（Ｉ
眠波形整形、与えられ、この反射音波が返ってくるまで
の時間がこのタイマ間で計らり、こｈが作業車本体［１
）と障害物との距離として認識される演算部外へ送られ
る。また、ジャイロコンパスｆｎｌの出力は、検出部頒
で検出され、トランスデユーサ−Ｉ２］１、Ａ／Ｄ変換
器翰及びインターフェイス０１を介シて、カウンタ出力
と同様に演算部−に入力される。この場合に、各エンコ
ーダ（９）、（１０）の出力は、各駆動輪（２）、（３
）の回転に基づくものである力）ら、直線進行距離及び
回転半径等を演算部力）にて算出することができるが、
各駆動輪（２）、＋３１のスリップの発生等を考慮して
、ジャイロコンパス（１りの出力が使用される。

演算部！２３）の演算結果はメモリ部外に記憶される。

次に作業車本体ｆｌ）の作動を、第３図のようを内部及
びコーナ部に矩形状の障害物（Ｍ＋）（Ｍ２）がある作
業領域−に基いて説明する。この作業領域Ｑ（へ）で地
点Ｐ１を出発点として、右回りに走行するものとする。

この出発地点Ｐ１では側面の前の接触センサ（７）が壁
面Ｗ１を検出し、作業車本体ｍが前進する。地点Ｐ２、
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６においては前面の接触センナ（６）が
前方の壁面ｗ２、ｖｒ３、ｗ４、Ｗ６を検出して、作業
車本体１１）＃ｉ停止し、一定距離後退する。その後そ
の場で９０度右回転して停止する。ここで前の接触セン
サ（））が壁面を検出すると、作業車本体（１）が前進
する。地点７５に至ると、接触センサ（８）が壁面Ｗ４
を検出しなくなり、一旦停止してその場で左回転し、壁
面Ｗ５に沿って前進する。このような走行時、ジャイロ
コンパス（１１）での進行方向情報とエンコーダ［９）
！＋０１及びそのカウンタ峻による走行距離情報をサン
プリングするととで走行軌跡の地図がメモリ（２４）に
記憶される。

かくして、作業車本体（１）が作業領域（２７１を仕切
る壁面Ｗ　Ｋ　Ｇって１周し、この走行時に作業手段（
４）が作業して、壁面Ｗの近くの隅部の清掃を行う。

一方、距離センサＱＩＱ４）も常時働いていてＰｌ、Ｐ
２．・・・・・・Ｐ６．Ｐｉの径路で作業領域密の外壁
（ト）に沿って走行するとき、各走行位置で障害物（Ｍ
ｌ）との距離が検出部αＱ１波形整形回路αη、インタ
ーフェイス０槽及びタイマクηによって認識される。こ
の距離情報によりそのときの作業車本体１１）の位置情
報を基準として内部障害物の表面形状や位置が演算処理
装置−で算出される。こうして算出さねぇ情報は内部障
害物の地図としてメモリ部（財）に記憶される。

このようにして作業車本体（１）が地点Ｐ１に戻ること
により、１周走行が完了し、作業領域の外形地図と領域
内部の地図が作成される。この地図が作成されると、こ
の作業領域（イ）を量も効率的に作業を行うべく、作業
車本体が移行する。

作業車本体ｆｉ＋の走行のフローチャートを第４図に示
す。この図面中「センサＯＮＪとはセンサの出力が生ず
ることをいい、「右へ」、「左へ」は夫々右あるいけ左
への進路変更をいい、「右ＴＵＲＮ」、「左Ｔｔ７ＲＮ
Ｊけ夫々右あるいは左へのその場回転をいう。゛また、
ラインのけ地点Ｐ２、Ｐ３．１’４、Ｐ６における作動
、■は壁面ＷＫ涜う作動、■は地点Ｐ５にシける作動、
■は作業車本体ｆ１）が外形地図作成時に壁面Ｗに当接
していないときの作動を夫々示すものである。

尚、作業車本体Ｈの走行は、搭載電池によるものでもよ
く、作業車本体外の外部電力によるものであってもよい
。

（ト）発明の効果 以上の如く本発明によれば、作業領域を仕切る壁面に近
接しながら走行し、作業領域の外形地図る作業領域であ
っても作業可能な作業車が実現用゛来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、填１図は作業車の原理
模型図、第２図は認識センサと地図作成手段の関係を示
すブロック図、第３図は作業領域の模型図、第４図は作
業車本体の走行のフローチャートである・ ｆｉｌ・・・作業車本体、ｔｉｌｔ　ｔ７１ｔ　ｆｓｌ
・・・接触センサ、Ｏ〜・・・認識センサ、□□□・・
・作業領域、（至）・・・壁面、Ｏ謁・・・地図作成手
段、（５）・・・制御手段、（４）・・・作業手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業領域を仕切る壁面に近接して、その壁面を検
   出するように、作業車本体の周面に取付けられた複数の
   近接センサと、 作業領域を認識するために作業車本体に搭載された認識
   センサと、 近接センサ及び認識センサの出力に基づいて作業領域の
   地図を作成する手段と、 地図に基づく作業領域内で作業車本体の走行を制御する
   手段と、移行時に作業を行う作業手段と、を具備し、近
   接センサの出力に基づいて、前記作業領域の壁面を近接
   走行しながら作業領域の外形地図を作成すると同時に、
   上記認識センサの検出出力により作業領域の内部の障害
   物等の地図を作成することを特徴とする自立型作業車。
2. （２）前記地図作成手段は、前記地図に基づく作業領域
   内での作業車体の走行作業時に、近接センサが障害物を
   検出することにより、前記地図を修正するものである特
   許請求の範囲第１項記載の自立型作業車。