JP2006323618A - Self-propelled robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも1の車輪の駆動軸を所定の回転速度で回転させる駆動手段と、進行方向を自在に設定する操舵手段とを備え、所定の領域内を走行する自走式ロボットに関するものである。 The present invention relates to a self-propelled robot that includes a drive unit that rotates a drive shaft of at least one wheel at a predetermined rotational speed, and a steering unit that freely sets a traveling direction, and travels within a predetermined region. is there.
近年、室内の床面の掃除を行う掃除ロボット等の所定の領域内を略均一に走行する自走式ロボットが知られている。ここで、所定の領域内において、自走式ロボットを略均一に走行させるためには、自走式ロボットの進行方向にある障害物を正確に検知する必要があり、この障害物を検知する方法について種々の提案がなされている。 In recent years, a self-propelled robot that travels substantially uniformly in a predetermined area, such as a cleaning robot that cleans an indoor floor surface, is known. Here, in order to make the self-propelled robot run substantially uniformly within a predetermined area, it is necessary to accurately detect an obstacle in the traveling direction of the self-propelled robot, and a method for detecting this obstacle Various proposals have been made.
例えば、特許文献1には、4個の送信用超音波センサと5個の受信用超音波センサとを交互に配置し、1つの送信用超音波センサと両隣の2つの受信用超音波センサとの組み合わせで障害物検知を行い、しかもこの組み合わせを一定の時間間隔で順次切り換えて障害物検知を行うことにより、前方、左右の広い範囲にわたって障害物を検知する障害物検知装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されている障害物検知装置では、前方正面の障害物の検出が2個の送信用超音波センサ(特許文献1の図5における送信用超音波センサS2、S3)からの超音波を用いて行われるため、前方正面の障害物を2つの受信用超音波センサで略同時に測定することは困難であり、前方正面の障害物の検出精度が充分ではない場合があった。
However, in the obstacle detection device disclosed in
すなわち、自走式ロボットは、所定の領域内を移動しながら障害物を検知する必要があるが、障害物検知を行うタイミングが異なると、その間に自走式ロボットが移動するため、その移動量に応じた測定誤差が発生するのである。 In other words, the self-propelled robot needs to detect an obstacle while moving within a predetermined area. However, if the timing for detecting the obstacle is different, the self-propelled robot moves during that time. A measurement error corresponding to this occurs.
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、周囲の障害物を正確に検出することの可能な自走式ロボットを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a self-propelled robot capable of accurately detecting surrounding obstacles.
請求項1に記載の自走式ロボットは、少なくとも1の車輪の駆動軸を所定の回転速度で回転させる駆動手段と、進行方向を自在に設定する操舵手段とを備え、所定の領域内を走行する自走式ロボットであって、自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線の近傍に配設され、自走式ロボットの進行方向に向けて信号を発信する第1発信手段と、前記第1発信手段によって発信された信号であって、前記所定の領域の外縁において反射した反射信号を受信する第1受信手段と、前記第1発信手段によって発信された信号が前記第1受信手段によって受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと前記所定の領域の外縁との間の距離を求める距離算出手段とを備え、前記第1受信手段が、前記中心線の両側に配設されていることを特徴としている。
The self-propelled robot according to
上記の構成によれば、自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線の近傍に配設された第1発信手段によって、自走式ロボットの進行方向に向けて信号が発信され、第1受信手段によって、第1発信手段により発信された信号であって、所定の領域の外縁において反射した反射信号が受信される。そして、距離算出手段によって、第1発信手段により発信された信号が第1受信手段によって受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められる。ここで、第1受信手段は、自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線の両側に配設されている。 According to the above configuration, the signal is directed toward the traveling direction of the self-propelled robot by the first transmitting means disposed in the vicinity of the center line that is a straight line passing through the center of the self-propelled robot body and parallel to the traveling direction. Is transmitted, and a reflected signal reflected by the outer edge of a predetermined region is received by the first receiving means. Then, the distance calculating means obtains the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined region using the elapsed time until the signal transmitted by the first transmitting means is received by the first receiving means. It is done. Here, the first receiving means is disposed on both sides of a center line that is a straight line passing through the center of the self-propelled robot body and parallel to the traveling direction.
従って、中心線の近傍に配設された第1発信手段によって、自走式ロボットの進行方向に向けて信号が発信され、中心線の両側に配設された第1受信手段によって、第1発信手段により発信された信号であって、所定の領域の外縁において反射した反射信号が受信されるため、1のタイミングで第1発信手段により発信された信号を用いて前方正面の少なくとも2方向について、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められ、前方正面の障害物が正確に検出される。 Therefore, a signal is transmitted toward the traveling direction of the self-propelled robot by the first transmission means disposed near the center line, and the first transmission is performed by the first reception means disposed on both sides of the center line. The signal transmitted by the means, and the reflected signal reflected at the outer edge of the predetermined region is received, so that at least two directions of the front front using the signal transmitted by the first transmitting means at one timing, The distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area is obtained, and the obstacle in front of the front is accurately detected.
請求項2に記載の自走式ロボットは、前記第1受信手段が、前記中心線に対して略線対称な位置に配設されていることを特徴としている。 The self-propelled robot according to a second aspect is characterized in that the first receiving means is disposed at a position substantially line symmetrical with respect to the center line.
上記の構成によれば、第1受信手段が、自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線に対して略線対称な位置に配設されているため、1のタイミングで第1発信手段により発信された信号を用いて前方正面の少なくとも2方向について、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められ、前方正面の障害物が更に正確に検出される。 According to the above configuration, since the first receiving means is disposed at a position substantially symmetrical with respect to the center line that is a straight line that passes through the center of the self-propelled robot body and is parallel to the traveling direction, The distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area is determined in at least two directions in front of the front using the signal transmitted by the first transmission means at the timing, and the obstacle in front of the front is more accurately Detected.
請求項3に記載の自走式ロボットは、前記第1受信手段が、前記中心線の両側にそれぞれ1個だけ配設されていることを特徴としている。
The self-propelled robot according to
上記の構成によれば、第1受信手段が、自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線の両側にそれぞれ1個だけ配設されているため、簡単な構成で、前方正面の障害物が正確に検出される。 According to the above configuration, only one first receiving means is provided on each side of the center line that is a straight line passing through the center of the self-propelled robot body and parallel to the traveling direction. Obstacles in front of the front are accurately detected.
請求項4に記載の自走式ロボットは、前記中心線に対して略線対称な位置に配設され、前記中心線から離間する方向に信号を発信する第2発信手段と、前記第2発信手段から発信された信号であって、前記所定の領域の外縁において反射した反射信号を受信する第2受信手段とを備え、前記距離算出手段が、前記第2発信手段によって発信された信号が前記第2受信手段によって受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと前記所定の領域の外縁との間の距離を求めることを特徴としている。 5. The self-propelled robot according to claim 4, wherein the second transmission means is disposed at a position substantially line symmetrical with respect to the center line, and transmits a signal in a direction away from the center line, and the second transmission. And a second receiving means for receiving a reflected signal reflected at the outer edge of the predetermined area, and the distance calculating means is configured to receive the signal sent by the second transmitting means. The distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area is obtained using the elapsed time until it is received by the second receiving means.
上記の構成によれば、中心線に対して略線対称な位置に配設された第2発信手段によって、中心線から離間する方向に信号が発信され、第2受信手段によって、第2発信手段により発信された信号であって、所定の領域の外縁において反射した反射信号が受信される。そして、距離算出手段によって、第2発信手段により発信された信号が第2受信手段により受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められる。 According to said structure, a signal is transmitted in the direction away from a centerline by the 2nd transmission means arrange | positioned in the substantially line symmetrical position with respect to a centerline, and a 2nd transmission means is transmitted by the 2nd reception means. The reflected signal reflected at the outer edge of the predetermined area is received. Then, the distance calculating means obtains the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area using the elapsed time until the signal transmitted by the second transmitting means is received by the second receiving means. It is done.
従って、第2発信手段によって中心線から離間する方向に信号が発信され、所定の領域の外縁において反射した反射信号が第2受信手段により受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められるため、中心線から離間する方向の自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が検出される。すなわち、進行方向に対して、左右方向(左右両側)の、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が検出される。 Therefore, a self-propelled robot is used by using the elapsed time until a signal is transmitted in a direction away from the center line by the second transmitter and the reflected signal reflected at the outer edge of the predetermined area is received by the second receiver. The distance between the self-propelled robot in the direction away from the center line and the outer edge of the predetermined area is detected. That is, the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined region in the left-right direction (both left and right) with respect to the traveling direction is detected.
請求項5に記載の自走式ロボットは、前記第2発信手段が、前記中心線に対して略線対称な位置に、それぞれ1個だけ配設されていることを特徴としている。 The self-propelled robot according to claim 5 is characterized in that only one second transmitting means is disposed at a position substantially line symmetrical with respect to the center line.
上記の構成によれば、第2発信手段が、中心線に対して略線対称な位置にそれぞれ1個だけ配設されているため、簡単な構成で、中心線から離間する方向の自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が検出される。 According to said structure, since only one 2nd transmission means is each arrange | positioned in the substantially line symmetrical position with respect to a center line, it is a simple structure and is self-propelled in the direction away from a center line. A distance between the robot and the outer edge of the predetermined area is detected.
請求項6に記載の自走式ロボットは、前記第1発信手段及び第2発信手段が、予め設定された順序で順次発信することを特徴としている。 The self-propelled robot according to claim 6 is characterized in that the first transmission means and the second transmission means sequentially transmit in a preset order.
上記の構成によれば、第1発信手段及び第2発信手段が、予め設定された順序で順次発信されるため、進行方向の前方正面と、進行方向に対して左右方向とに関して、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が順次検出され、適正な検出が行われる。 According to said structure, since a 1st transmission means and a 2nd transmission means are sequentially transmitted in the order set beforehand, it is self-propelled about the front front of the advancing direction, and the left-right direction with respect to the advancing direction. The distance between the robot and the outer edge of the predetermined area is sequentially detected, and proper detection is performed.
請求項7に記載の自走式ロボットは、前記距離算出手段によって求められた1の距離又は複数の距離の最小値を離間距離として検出する検出手段と、前記所定の領域の外縁に沿って走行させる制御モードである第1モードでの走行をさせるべく、前記操舵手段に対して進行方向を指示する第1走行手段と、前記領域内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードである第2モードでの走行をさせるべく、前記離間距離が予め設定された所定値以下となるまで直進し、前記離間距離が予め設定された所定値以下である場合に直進を停止して前記操舵手段に対して進行方向を所定方向に変更させる第2走行手段と、前記第2モードで走行中の直進走行開始から停止までの時間である直進走行時間を測定する直進時間測定手段と、2以上の所定回数分の直進走行時間を格納する直進時間記憶手段と、前記第1モードと第2モードとを切り換える切換手段とを備え、前記切換手段が、前記所定回数分の直進走行時間が所定の条件を満たす場合に、前記第2モードを前記第1モードへ切り換えることを特徴としている。 8. The self-propelled robot according to claim 7, wherein the self-propelled robot travels along the outer edge of the predetermined area, detecting means for detecting a distance or a minimum value of a plurality of distances obtained by the distance calculating means as a separation distance. A first driving means for instructing the steering means to travel in order to travel in the first mode, which is a control mode, and a control mode in which the vehicle travels repeatedly in a straight line and rotation in the region. In order to travel in the two modes, the vehicle travels straight until the separation distance is equal to or less than a predetermined value set in advance, and when the separation distance is equal to or less than a predetermined value set in advance, A second traveling means for changing the traveling direction to a predetermined direction; a straight traveling time measuring means for measuring a straight traveling time that is a time from the start to the stop of the straight traveling while traveling in the second mode; and two or more places A straight running time storage means for storing the straight running time for the number of times; and a switching means for switching between the first mode and the second mode, wherein the switching means satisfies a predetermined condition for the straight running time for the predetermined number of times. When the condition is satisfied, the second mode is switched to the first mode.
上記の構成によれば、検出手段によって、距離算出手段によって求められた1の距離又は複数の距離の最小値が離間距離として検出される。そして、第1走行手段によって、所定の領域の外縁に沿って走行させる制御モードである第1モードでの走行をさせるべく、操舵手段に対して進行方向が指示され、第2走行手段によって、所定の領域内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードである第2モードでの走行をさせるべく、離間距離が予め設定された所定値以下となるまで直進し、離間距離が予め設定された所定値以下である場合に直進を停止して操舵手段に対して進行方向が所定方向に変更される。また、直進時間測定手段によって、第2モードで走行中の直進走行開始から停止までの時間である直進走行時間が測定され、直進時間記憶手段に、2以上の所定回数分の直進走行時間が格納される。更に、切換手段によって、所定回数分の直進走行時間が所定の条件を満たす場合に、第2モードが第1モードへ切り換えられる。 According to said structure, the minimum value of 1 distance or several distance calculated | required by the distance calculation means is detected by a detection means as a separation distance. Then, the first traveling means instructs the steering means to travel in the first mode, which is a control mode for traveling along the outer edge of the predetermined region, and the second traveling means performs the predetermined direction. In order to travel in the second mode, which is a control mode in which the vehicle travels in a straight line and rotates repeatedly, the vehicle travels straight until the separation distance is equal to or less than a predetermined value, and the separation distance is preset. When it is equal to or less than the predetermined value, the straight traveling is stopped and the traveling direction is changed to a predetermined direction with respect to the steering means. The straight travel time measuring means measures the straight travel time that is the time from the start of the straight travel during the second mode to the stop, and stores the straight travel time for two or more predetermined times in the straight travel time storage means. Is done. Further, the second mode is switched to the first mode when the straight traveling time for a predetermined number of times satisfies a predetermined condition by the switching means.
従って、所定の領域内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードである第2モードで走行中の、2以上の所定回数分の直進走行開始から停止までの時間である直進走行時間が所定の条件を満たす場合に、制御モードが第2モードから、所定の領域の外縁に沿って走行させる制御モードである第1モードへ切り換えられるため、所定の領域内の外縁が複雑な形状である場合であっても、適度な頻度で第1モードへ切り換られ、所定の領域内を略均一に走行させることが可能となる。 Accordingly, during traveling in the second mode, which is a control mode in which the vehicle travels repeatedly within a predetermined area, the straight traveling time that is the time from the start of the straight traveling for two or more predetermined times to the stop is predetermined. When the condition is satisfied, the control mode is switched from the second mode to the first mode, which is a control mode for running along the outer edge of the predetermined area, so that the outer edge in the predetermined area has a complicated shape. Even so, the mode is switched to the first mode at an appropriate frequency, and the vehicle can travel substantially uniformly within a predetermined area.
請求項1に記載の発明によれば、中心線の近傍に配設された第1発信手段によって、自走式ロボットの進行方向に向けて信号が発信され、中心線の両側に配設された第1受信手段によって、第1発信手段により発信された信号であって、所定の領域の外縁において反射した反射信号が受信されるため、1のタイミングで第1発信手段により発信された信号を用いて前方正面の少なくとも2方向について、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められ、前方正面の障害物を正確に検出できる。 According to the first aspect of the present invention, a signal is transmitted toward the traveling direction of the self-propelled robot by the first transmission means disposed in the vicinity of the center line, and disposed on both sides of the center line. Since the first receiving means receives the signal transmitted from the first transmitting means and reflected at the outer edge of the predetermined area, the signal transmitted from the first transmitting means at one timing is used. Thus, the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area is determined in at least two directions in front of the front, and an obstacle in front of the front can be accurately detected.
請求項2に記載の発明によれば、第1受信手段が、自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線に対して略線対称な位置に配設されているため、1のタイミングで第1発信手段により発信された信号を用いて前方正面の少なくとも2方向について、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められ、前方正面の障害物を更に正確に検出できる。 According to the second aspect of the present invention, the first receiving means is disposed at a substantially line-symmetrical position with respect to a center line that is a straight line passing through the center of the self-propelled robot body and parallel to the traveling direction. Therefore, the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area is obtained in at least two directions in front of the front using the signal transmitted by the first transmission means at one timing, and the obstacle in front of the front Can be detected more accurately.
請求項3に記載の発明によれば、第1受信手段が、自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線の両側にそれぞれ1個だけ配設されているため、簡単な構成で、前方正面の障害物を正確に検出できる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、第2発信手段により中心線から離間する方向に信号が発信され、所定の領域の外縁において反射した反射信号が第2受信手段により受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が求められるため、中心線から離間する方向の自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離を検出できる。すなわち、進行方向に対して、左右方向(左右両側)の、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離を検出できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the signal is transmitted in the direction away from the center line by the second transmitting means, and the reflected signal reflected at the outer edge of the predetermined area is received by the second receiving means. Since the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area is obtained using time, the distance between the self-propelled robot in the direction away from the center line and the outer edge of the predetermined area can be detected. . That is, it is possible to detect the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined region in the left and right direction (both left and right) with respect to the traveling direction.
請求項5に記載の発明によれば、第2発信手段が、中心線に対して略線対称な位置にそれぞれ1個だけ配設されているため、簡単な構成で、中心線から離間する方向の自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離を検出できる。 According to the fifth aspect of the present invention, since only one second transmitting means is disposed at a substantially line symmetrical position with respect to the center line, the direction away from the center line is simple. The distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area can be detected.
請求項6に記載の発明によれば、第1発信手段及び第2発信手段が、予め設定された順序で順次発信されるため、進行方向の前方正面と、進行方向に対して左右方向とに関して、自走式ロボットと所定の領域の外縁との間の距離が順次検出され、適正に検出を行うことができる。 According to invention of Claim 6, since a 1st transmission means and a 2nd transmission means are sequentially transmitted in the order set beforehand, regarding the front front of the advancing direction, and the left-right direction with respect to the advancing direction The distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area is sequentially detected, and can be detected appropriately.
請求項7に記載の発明によれば、所定の領域内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードである第2モードで走行中の、2以上の所定回数分の直進走行開始から停止までの時間である直進走行時間が所定の条件を満たす場合に、制御モードが第2モードから、所定の領域の外縁に沿って走行させる制御モードである第1モードへ切り換えられるため、所定の領域内の外縁が複雑な形状である場合であっても、適度な頻度で第1モードへ切り換られ、所定の領域内を略均一に走行させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the vehicle travels in a second mode, which is a control mode in which the vehicle travels repeatedly in a predetermined region by repeating straight travel and rotation, and from straight travel start to stop for two or more predetermined times. When the straight traveling time that is the time of the vehicle satisfies the predetermined condition, the control mode is switched from the second mode to the first mode that is a control mode for traveling along the outer edge of the predetermined region. Even in the case where the outer edge has a complicated shape, the mode is switched to the first mode at an appropriate frequency, and the vehicle can travel substantially uniformly in a predetermined area.
図1、2は、それぞれ、本発明に係る掃除ロボット(自走式ロボットに相当する)の一例を示す底面図及び斜視図である。ここでは、室内(所定の領域に相当する)の床面上の集塵を行う掃除ロボットについて説明する。掃除ロボット1は、略円筒形に構成された本体部10と、本体部10を床面に対して走行させる駆動部11(駆動手段、操舵手段に相当する)と、壁面(又は、障害物)との距離を測定する距離センサ12(第1発信手段の一部、第2発信手段の一部、第1受信手段の一部及び第2受信手段の一部に相当する)と、壁面(又は、障害物)との接触を検出するバンパ13と、床面を集塵する集塵部14と、本体部10を床面に対して略平行に支持する補助輪15と、壁面(又は、障害物)近傍の塵を本体部10側へ移動させるサイドブラシ16と、掃除ロボット1全体の動作を制御する制御部17(図示省略:図3参照)とを備えている。
1 and 2 are a bottom view and a perspective view, respectively, showing an example of a cleaning robot (corresponding to a self-propelled robot) according to the present invention. Here, a cleaning robot that collects dust on the floor of a room (corresponding to a predetermined area) will be described. The cleaning
駆動部11は、進行方向V1に対して直行する方向の本体部10略両端位置に回転自在に軸支された駆動輪111a、111bと、駆動輪111a、111bをそれぞれ駆動するモータ113a、113bと、モータ113a、113bの回転速度を減速して駆動輪111a、111bにそれぞれ伝達する減速機112a、112bとを備えている。また、モータ113a、113bの適所には、モータ113a、113bの回転速度をそれぞれ検出するエンコーダ115a、115bが配設されている(図示省略)。
The
距離センサ12は、超音波センサであって、3台の超音波発信器121(第1発信手段の一部及び第2発信手段の一部に相当する)と、4台の超音波受信器122(第1受信手段の一部及び第2受信手段の一部に相当する)とが交互に略等間隔にバンパ13に埋設されて構成されている。3台の超音波発信器121から発信された超音波を隣接する各2台の超音波受信器122で受信して、超音波発信器121による超音波信号の送信開始から超音波受信器122による超音波信号の受信開始までの時間に基づいて、壁面(又は、障害物)との距離を検出するものである。
The
バンパ13は、本体部10の進行方向V1側に沿って半円筒形に形成され、図略のタッチセンサ131によって壁面(又は、障害物)との接触を検出するものである。
The
集塵部14は、床面に対向して配設され、床面上の塵が吸入される集塵口141と、集塵口141からの塵を収納する集塵ボックス142と、集塵口141から塵を吸入するべく集塵ボックス142を負圧とするファン143とを備えている。
The
補助輪15は、本体部10の底面を床面に対して略平行に支持するべく、本体部10の底面に回転自在に軸支され、進行方向V1について前方側と後方側とにそれぞれ1個及び2個だけ配設されている。
The
サイドブラシ16は、壁面(又は、障害物)近傍の塵を、集塵口141から吸入可能な位置まで移動させるものである。すなわち、図4(a)にて後述するように、壁沿い走行をする場合には、進行方向V1に対して左側に壁面(又は、障害物)から所定距離(例えば、20mm)で離間して走行されるため、サイドブラシ16によって、壁面(又は、障害物)近傍の塵を、集塵口141から吸入可能な位置まで移動させる必要がある。
The
図3は、掃除ロボット1の主要部の一例を示す構成図である。制御部17は、種々の処理を行うCPU(Central Processing Unit)171と、種々のデータを格納するRAM(Random Access Memory)172とを備えている。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of a main part of the cleaning
CPU171は、機能的に、掃除ロボット1の進行方向に向けて信号を発信する第1発信部171a(第1発信手段の一部に相当する)と、進行方向に対して左右方向に信号を発信する第2発信部171b(第2発信手段の一部に相当する)と、第1発信部171aにより発信された信号を受信する第1受信部171c(第1受信手段の一部に相当する)と、第2発信部171bにより発信された信号を受信する第2受信部171d(第2受信手段の一部に相当する)と、発信時刻から受信時刻までの経過時間を用いて壁面(又は、障害物)との距離を求める距離算出部171eと(距離算出手段に相当する)を備えている。
The
また、CPU171は、機能的に、距離算出部171eによって求められた1の距離又は複数の距離の最小値である離間距離を検出する検出部171f(検出手段に相当する)と、壁面(又は、障害物)に沿って走行させる制御モードである壁沿いモード(第1モードに相当する)での走行をさせるべく、モータ113a、113bに対して進行方向を指示する壁沿い走行部171g(第1走行手段に相当する)と、室内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードであるランダムモード(第2モードに相当する)での走行をさせるべく、離間距離が予め設定された所定値以下となるまで直進し、離間距離が予め設定された所定値以下である場合に直進を停止してモータ113a、113bに対して進行方向を所定方向に変更させるランダム走行部171h(第2走行手段に相当する)とを備えている。
In addition, the
更に、CPU171は、機能的に、ランダムモードで走行中の直進走行開始から停止までの時間である直進走行時間を測定する直進時間測定部171i(直進時間測定手段に相当する)と、壁沿いモードとランダムモードとを切り換える切換部171j(切換手段に相当する)と、ランダムモードでの走行時間が予め設定された所定時間に到達していない場合に、切換部171jの動作を禁止する禁止部171kと、集塵に関する制御を行うクリーナ制御部171mとを備えている。RAM172は、機能的に、2以上の所定回数(ここでは、3回)分の直進走行時間を格納する直進時間記憶部172a(直進時間記憶手段に相当する)を備えている。
Further, the
第1発信部171aは、検出部171fからの指示に基づき、図4(b)に示す所定の発信時間Ts2だけ、超音波発信器121(図4に示す中心線LS上に配設された超音波発信器s2)を介して、掃除ロボット1の進行方向に向けて所定の拡り角θs(図5参照)の超音波信号を発信するものである。
Based on an instruction from the detection unit 171f, the first transmission unit 171a performs ultrasonic transmission 121 (on the center line LS illustrated in FIG. 4 on the center line LS only for a predetermined transmission time Ts2 illustrated in FIG. 4B). An ultrasonic signal having a predetermined divergence angle θs (see FIG. 5) is transmitted to the traveling direction of the cleaning
第2発信部171bは、検出部171fからの指示に基づき、図4(b)に示す所定の発信時間Ts1だけ、超音波発信器121(図4に示す中心線LSに対して左側に配設された超音波発信器s1)を介して、掃除ロボット1の進行方向に対して左方向に向けて所定の拡り角θs(図5参照)の超音波信号を発信するものである。また、第2発信部171bは、検出部171fからの指示に基づき、図4(b)に示す所定の発信時間Ts3だけ、超音波発信器121(図4に示す中心線LSに対して右側に配設された超音波発信器s3)を介して、掃除ロボット1の進行方向に対して右方向に向けて所定の拡り角θs(図5参照)の超音波信号を発信するものである。
The
第1受信部171cは、第1発信部171aにより超音波発信器s2を介して発信され、壁面(又は、障害物)で反射された反射信号の内、受信可能な角θr(図5参照)内の反射信号を、検出部171fからの指示に基づき、超音波受信器122(図4に示す中心線LSの左右に配設された超音波受信器r2、r3)を介して、図4(b)に示す所定の受信時間Tr2だけ受信するものである。
The
第2受信部171dは、第2発信部171bにより超音波発信器s1を介して発信され、壁面(又は、障害物)で反射された反射信号の内、受信可能な角θr(図5参照)内の反射信号を、検出部171fからの指示に基づき、超音波受信器122(図4に示す中心線LSの左側に配設された超音波受信器r1、r2)を介して、図4(b)に示す所定の受信時間Tr1だけ受信するものである。また、第2受信部171dは、第2発信部171bにより超音波発信器s3を介して発信され、壁面(又は、障害物)で反射された反射信号の内、受信可能な角θr(図5参照)内の反射信号を、検出部171fからの指示に基づき、超音波受信器122(図4に示す中心線LSの右側に配設された超音波受信器r3、r4)を介して、図4(b)に示す所定の受信時間Tr3だけ受信するものである。
The
距離算出部171eは、第1発信部171aによる発信時刻から第1受信部171cによる受信時刻までの経過時間を用いて壁面(又は、障害物)との距離を求めると共に、第2発信部171bによる発信時刻から第2受信部171dによる受信時刻までの経過時間を用いて壁面(又は、障害物)との距離を求めるものである。
The
具体的には、距離算出部171eは、第1発信部171aによる超音波発信器s2からの発信時刻から第1受信部171cによる超音波受信器r2、r3での受信時刻までの経過時間を用いて進行方向正面前方の壁面(又は、障害物)との距離を求めるものである。
Specifically, the
また、距離算出部171eは、第2発信部171bによる超音波発信器s1からの発信時刻から第2受信部171dによる超音波受信器r1、r2での受信時刻までの経過時間を用いて進行方向左側の壁面(又は、障害物)との距離L11、L12(図5参照)を求めると共に、第2発信部171bによる超音波発信器s3からの発信時刻から第2受信部171dによる超音波受信器r3、r4での受信時刻までの経過時間を用いて進行方向右側の壁面(又は、障害物)との距離を求めるものである。
Further, the
検出部171fは、バンパ13に配設された3台の超音波発信器121と4台の超音波受信器122とを介して第1発信部171a、第2発信部171b、第1受信部171c及び第2受信部171dに対して指示情報を出力して、距離算出部171eによって検出された1の距離又は複数の距離の最小値を離間距離として検出するものである。以下、図4を用いて具体的に説明する。図4は、検出部171fの動作の一例を示す説明図である。
The detection unit 171f includes a first transmission unit 171a, a
(a)は、センサの配置と検出される距離との関係を示す平面図であり、(b)は、3台の超音波発信器121と4台の超音波受信器122との動作タイミングを示すタイミングチャートである。(a)に示すように、進行方向V1に対して、超音波発信器s2を中心(進行方向V1の先端位置)として、等間隔に、3台の超音波発信器121と4台の超音波受信器122とが交互に配設されている。ここでは、進行方向V1に向かって左側から、超音波受信器r1、超音波発信器s1、超音波受信器r2、超音波発信器s2、超音波受信器r3、超音波発信器s3、超音波受信器r4の順に配設されているものする。
(A) is a top view which shows the relationship between the arrangement | positioning of a sensor and the distance detected, (b) shows the operation timing of the three
また、ここでは、本体部10の中心点Oを通り、進行方向V1に平行な直線である中心線LSについて、3台の超音波発信器121と4台の超音波受信器122とが線対称な位置に配設されている。具体的には、例えば、超音波発信器s1と超音波発信器s3とが中心線LSについて線対称な位置に配設され、また、超音波受信器r1と超音波受信器r4とが中心線LSについて線対称な位置に配設されている。
Here, the three
ここでは、掃除ロボット1は、進行方向V1の左側に壁面Wが進行方向V1と平行に存在している場合について説明する。超音波発信器s1から発信された超音波が壁面Wで反射して超音波受信器r1及び超音波受信器r2に到達するが、その伝搬距離から、本体部10と壁面Wとの距離L11及びL12がそれぞれ求められる。ここでは、距離L11が距離L12より小さいため、検出部171fによって距離L11が離間距離として検出される。
Here, the cleaning
また、(b)に示すように、検出部171fから第1発信部171a、第2発信部171b、第1受信部171c及び第2受信部171dに対する指示情報に基づいて以下の動作が実行される。まず、所定の発信時間Ts1(例えば、2msec)だけ超音波発信器s1から超音波が発信され、超音波発信器s1からの超音波の発信が開始されてから所定の受信時間Tr1(例えば、4msec)だけ、超音波受信器r1及び超音波受信器r2で受信される。そして、超音波受信器r1及び超音波受信器r2での受信が停止されてから所定の休止時間(例えば、1msec)後に、所定の発信時間Ts2(例えば、2msec)だけ超音波発信器s2から超音波が発信され、超音波発信器s2からの超音波の発信が開始されてから所定の受信時間Tr2(例えば、4msec)だけ、超音波受信器r2及び超音波受信器r3で受信される。
Further, as shown in (b), the following operation is executed based on instruction information from the detection unit 171f to the first transmission unit 171a, the
次いで、超音波受信器r2及び超音波受信器r3での受信が停止されてから所定の休止時間(例えば、1msec)後に、所定の発信時間Ts3(例えば、2msec)だけ超音波発信器s3から超音波が発信され、超音波発信器s3からの超音波の発信が開始されてから所定の受信時間Tr3(例えば、4msec)だけ、超音波受信器r3及び超音波受信器r4で受信される。そして、超音波受信器r3及び超音波受信器r4での受信が停止されてから所定の休止時間(例えば、1msec)後に、所定の発信時間Ts1(例えば、2msec)だけ超音波発信器s1から超音波が発信され、上記の動作が繰り返し実行される。 Next, after a predetermined pause time (for example, 1 msec) after reception by the ultrasonic receiver r2 and the ultrasonic receiver r3 is stopped, the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitter s3 for a predetermined transmission time Ts3 (for example, 2 msec). The ultrasonic wave is transmitted and the ultrasonic wave is received by the ultrasonic wave receiver r3 and the ultrasonic wave receiver r4 for a predetermined reception time Tr3 (for example, 4 msec) after the transmission of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave transmitter s3 is started. Then, after the reception by the ultrasonic receiver r3 and the ultrasonic receiver r4 is stopped, after a predetermined pause time (for example, 1 msec), the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitter s1 for a predetermined transmission time Ts1 (for example, 2 msec). A sound wave is transmitted, and the above operation is repeated.
このように、中心線LSの両側に配設された超音波受信器r2及び超音波受信器r3によって、超音波発信器s2から発信された超音波信号であって、壁面Wにおいて反射した反射信号が受信されるため、1のタイミングで超音波発信器s2から発信された超音波信号を用いて前方正面の2方向について、掃除ロボット1と壁面Wとの間の距離が求められ、前方正面の障害物が正確に検出されるのである。
As described above, the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitter s2 by the ultrasonic receiver r2 and the ultrasonic receiver r3 disposed on both sides of the center line LS, and the reflected signal reflected on the wall surface W. Therefore, the distance between the cleaning
ここで、超音波発信器121から発信される超音波の大気中での伝搬速度を340m/secとすると、受信時間Tr1〜Tr3が4msecである場合には、本体部10からの距離が略680mm以下の範囲に壁面Wが存在すれば、超音波発信器121から発信された超音波が超音波受信器122で受信されるため、本体部10と壁面Wとの距離が原理的には検出され得る。しかし、ここでは、便宜上、距離算出部171eによって算出された本体部10と壁面Wとの距離が200mmを超える場合には、検出可能な壁面Wが存在しないものとしている。
Here, when the propagation speed of the ultrasonic wave transmitted from the
また、ここでは、壁沿い走行を行う場合に、(a)に示すように壁面Wが進行方向V1の左側になるように制御される。更に、壁沿い走行を行う場合に、基準として用いる壁面Wの方向は、離間距離が検出された超音波発信器121と超音波受信器122との組み合わせに応じて予め設定されている。具体的には、(a)に示すように、検出部171fによって距離L11が離間距離として検出される場合には、壁面Wの方向は、距離L11を示す線分と垂直な向き((a)に示す直線LVの向き)であるとして検出される。
Further, here, when traveling along the wall, the wall surface W is controlled so as to be on the left side in the traveling direction V1 as shown in (a). Further, when traveling along the wall, the direction of the wall surface W used as a reference is set in advance according to the combination of the
なお、以下の説明において、超音波発信器si(i=1〜3)から発信された超音波信号を、超音波受信器rj(j=1〜4)で受信することによって求められる壁面Wと本体部10との距離を距離Lijという。
In addition, in the following description, the wall surface W calculated | required by receiving the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitter si (i = 1-3) with the ultrasonic receiver rj (j = 1-4). A distance from the
再び、図3に戻って、掃除ロボット1の主要部の構成について説明する。壁沿い走行部171gは、壁面(又は、障害物)に沿って走行させる制御モードである壁沿いモードでの走行をさせるべく、モータ113a、113bに対して進行方向を指示するものである。具体的には、検出部171fによって離間距離が検出された超音波発信器121と超音波受信器122との組み合わせに応じて予め設定されている方向(例えば、図4(a)に示す直線LVの向き)に沿って走行させるものである。
Returning to FIG. 3 again, the configuration of the main part of the cleaning
ランダム走行部171hは、室内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードであるランダムモードでの走行をさせるべく、検出部171fによって検出された離間距離が予め設定された所定値(例えば、20mm)以下となるまで直進し、検出部171fによって検出された離間距離が予め設定された所定値(例えば、20mm)以下である場合に直進を停止して、モータ113a、113bに対して進行方向を所定方向に変更させるものである。具体的には、例えば、離間距離が検出部171fによって検出された方向に対して角度Δθ(=θ0+α)だけ回転させるものである(図7参照)。ただし、角度θ0は、離間距離が検出された超音波発信器121と超音波受信器122との組み合わせに応じて予め設定されている角度である。例えば、超音波発信器s2と超音波受信器r2とによって離間距離が検出された場合には、角度θ0は45度であり、超音波発信器s1と超音波受信器r1とによって離間距離が検出された場合には、角度θ0は22.5度である。また、角度αは、0〜90度の範囲でランダムに設定される(例えば、乱数を発生させて、発生された乱数に基づき設定される)角度である。
The
直進時間測定部171iは、ランダム走行部171hによってランダムモードで走行中において、直進走行開始から停止までの時間である直進走行時間を測定し、測定された直進走行時間を直進時間記憶部172aに格納するものである。すなわち、回転を終了して、直進を開始した時点から、離間距離が予め設定された所定値(ここでは、20mm)以下となって停止される時点までの経過時間である直進走行時間を測定するものである。
The straight travel time measurement unit 171i measures the straight travel time that is the time from the start of straight travel to the stop while traveling in the random mode by the
切換部171jは、所定回数(ここでは、3回)分の直進走行時間が所定の条件(以下、第1の条件という)を満たす場合に、ランダムモードを壁沿いモードへ切り換えるものである。なお、第1の条件は、ここでは、3回分の直進走行時間の和が予め設定された所定の閾値(例えば、3秒)以下であることとしている。
The
また、切換部171jは、壁沿いモードでの走行時間が予め設定された所定時間(例えば、15秒)に到達した(以下、この条件を第2の条件という)場合に、壁沿いモードをランダムモードへ切り換えるものである。すなわち、切換部171jは、第1の条件を満たす場合に、ランダムモードを壁沿いモードへ切り換え、第2の条件を満たす場合に、壁沿いモードをランダムモードへ切り換えるものである。
Further, the
禁止部171kは、ランダムモードの走行時間が予め設定された所定時間(例えば、5分)に到達していない場合に、切換部171jの動作を禁止するものである。すなわち、禁止部171kは、ランダムモードでの走行が開始されると少なくとも5分間以上は必ずランダムモードの走行を継続させるものである。
The
クリーナ制御部171mは、集塵に関する制御を行うものであって、具体的には、図1、2に示すファン143、サイドブラシ16等の制御を行うものである。
The
直進時間記憶部172aは、直進時間測定部171iによって測定された直進走行時間を3回分だけ格納するものである。すなわち、直進時間測定部171iによって、4回目以降の直進走行時間が測定された場合には、直進時間記憶部172aに格納された直進走行時間は、格納された順(=測定された順)に、直進時間測定部171iによって順次上書きされるものである。
The straight running
図5は、超音波受信器122の受信可能な角θrが超音波発信器121の拡り角θsより大きい場合の死角の一例を示す図である。ここでは、受信可能な角θrが150°であり、拡り角θsが120°である場合について示している。(a)は、本願と同様に、中心線LS上に超音波発信器sa(図4の超音波発信器s2に対応する)が配設され、中心線LSについて線対称な位置に超音波受信器ra1、ra2(それぞれ、図4の超音波受信器r2、r3に対応する)が配設されている場合であり、(b)は、中心線LS上に超音波受信器rbが配設され、中心線LSについて線対称な位置に超音波発信器sb1、sb2が配設されている場合である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a blind spot when the angle θr that can be received by the
図の斜線部が検出可能な範囲であり、横線で示す領域BAA、BABが死角である。領域BABより、領域BAAは狭くなっており、超音波受信器122の受信可能な角θrが超音波発信器121の拡り角θsより大きい場合には、(a)に示す配置のほうが(b)に示す配置より、死角が小さくなることが分かる。すなわち、図4に示す本願のセンサ配置は、超音波受信器122の受信可能な角θrが超音波発信器121の拡り角θsより大きい場合には、死角においても良好な配置であることが分かる。
The shaded area in the figure is a detectable range, and the areas BAA and BAB indicated by horizontal lines are blind spots. When the area BAA is narrower than the area BAB and the angle θr that can be received by the
図6は、制御部17の動作の一例を示すフローチャートである。まず、ランダム走行部171hによって、ランダムモードでの走行が行われ、タイマ等によって掃除時間の計時が開始される(ステップS101)。そして、掃除時間として予め設定された時間(例えば、30分)が経過したか否かが判定される(ステップS103)。30分が経過したと判定された場合(ステップS103でYES)には、処理が終了される。30分が経過していないと判定された場合(ステップS103でNO)には、禁止部171kによって、ランダムモードでの走行が開始されてから時間T1(ここでは、5分)以上経過したか否かの判定が行われる(ステップS105)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
時間T1以上は経過していない(すなわち、経過時間が5分未満である)と判定された場合(ステップS105でNO)には、禁止部171kによって、処理がステップS101に戻される。時間T1以上経過したと判定された場合(ステップS105でYES)には、ランダムモードでの走行と壁沿いモードでの走行を交互に行うモード(以下、混合モードという)での走行が行われる(ステップS107)。
If it is determined that the time T1 or more has not elapsed (that is, the elapsed time is less than 5 minutes) (NO in step S105), the
そして、掃除時間として予め設定された時間(例えば、30分)が経過したか否かが判定される(ステップS109)。30分が経過したと判定された場合(ステップS109でYES)には、処理が終了される。30分が経過していないと判定された場合(ステップS103でNO)には、禁止部171kによって、混合モードでの走行が開始されてから時間T2(ここでは、5分)以上経過したか否かの判定が行われる(ステップS111)。時間T2以上は経過していない(すなわち、経過時間が5分未満である)と判定された場合(ステップS111でNO)には、禁止部171kによって、処理がステップS107に戻される。時間T2以上経過したと判定された場合(ステップS111でYES)には、処理がステップS101に戻される。
Then, it is determined whether or not a preset time (for example, 30 minutes) has passed as the cleaning time (step S109). If it is determined that 30 minutes have elapsed (YES in step S109), the process ends. If it is determined that 30 minutes have not elapsed (NO in step S103), whether or not time T2 (here, 5 minutes) or more has elapsed since the
図7は、図6に示すフローチャートのステップS107で行われる混合走行モードでの動作の一例を示す詳細フローチャートである。なお、以下の処理は、特に記載しない限り切換部171jによって行われる。また、ランダムモードを壁沿いモードへ切り換える条件を構成する、3回分の直進走行時間を、ここでは、第1直進走行時間TS1、第2直進走行時間TS2、第3直進走行時間TS3という。
FIG. 7 is a detailed flowchart showing an example of the operation in the mixed travel mode performed in step S107 of the flowchart shown in FIG. The following processing is performed by the
まず、直進走行時間の測定回数をカウントする回数カウンタNの値が1に初期化される(ステップS201)。そして、直進走行時間TSが0に初期化されて、直進走行時間TSの計時が開始される(ステップS203)。次いで、ランダム走行部171hによって、ランダムモードでの走行が行われる(ステップS205)。
First, the value of the number counter N that counts the number of measurements of the straight traveling time is initialized to 1 (step S201). Then, the straight traveling time TS is initialized to 0, and the time measurement of the straight traveling time TS is started (step S203). Next, traveling in random mode is performed by the
そして、直進時間測定部171iによって、直進走行時間TSが求められる(ステップS207)。次ぎに、直進時間測定部171iによって、第1直進走行時間TS1が第2直進走行時間TS2の値に更新され、第2直進走行時間TS2が第3直進走行時間TS3の値に更新され、第3直進走行時間TS3が直進走行時間TSの値に更新される(ステップS209)。 Then, the straight traveling time TS is obtained by the straight traveling time measuring unit 171i (step S207). Next, the first straight travel time TS1 is updated to the value of the second straight travel time TS2, the second straight travel time TS2 is updated to the value of the third straight travel time TS3 by the straight travel time measurement unit 171i, and the third The straight traveling time TS3 is updated to the value of the straight traveling time TS (step S209).
そして、回数カウンタNの値が3以上であるか否かの判定が行われる(ステップS211)。回数カウンタNの値が3以上ではないと判定された場合(ステップS211でNO)には、回数カウンタNが1だけインクリメントされ(ステップS213)、処理がステップS203に戻される。回数カウンタNの値が3以上であると判定された場合(ステップS211でYES)には、3回分の直進走行時間の和(=TS1+TS2+TS3)である合計時間TTが求められ(ステップS215)、合計時間TTが閾値T0(ここでは、3秒)以上であるか否かの判定が行われる(ステップS217)。 Then, it is determined whether or not the value of the number counter N is 3 or more (step S211). If it is determined that the value of the number counter N is not 3 or more (NO in step S211), the number counter N is incremented by 1 (step S213), and the process returns to step S203. When it is determined that the value of the number counter N is 3 or more (YES in step S211), a total time TT that is the sum of three straight traveling times (= TS1 + TS2 + TS3) is obtained (step S215), and the total It is determined whether or not the time TT is equal to or greater than a threshold value T0 (here, 3 seconds) (step S217).
合計時間TTが閾値T0以下ではない(閾値T0より大きい)と判定された場合(ステップS217でNO)には、処理がステップS201に戻される。合計時間TTが閾値T0以下であると判定された場合(ステップS217でYES)には、壁沿い走行部171gによって、壁沿い走行が行われる(ステップS219)。そして、壁沿い走行を開始してからの経過時間が、予め設定された時間T3(ここでは、15秒)以上であるか否かの判定が行われる(ステップS221)。時間T3以上ではないと判定された場合(ステップS221でNO)には、処理がステップS219に戻される。時間T3以上であると判定された場合(ステップS221でYES)には、処理がリターンされる(=図6に示すフローチャートのステップS109が開始される)。
If it is determined that the total time TT is not less than or equal to the threshold value T0 (greater than the threshold value T0) (NO in step S217), the process returns to step S201. When it is determined that the total time TT is equal to or less than the threshold value T0 (YES in step S217), traveling along the wall is performed by the
図8は、図6に示すフローチャートのステップS101及び図7に示すフローチャートのステップS205で行われるランダム走行モードでの動作の一例を示す詳細フローチャートである。なお、以下の処理は、特に記載しない限りランダム走行部171hによって行われる。まず、直進が開始される(ステップS301)。そして、検出部171fによって、図4に示す距離L11〜L34が測定される(ステップS303)。次いで、検出部171fによって、距離L11〜L34の内最小値である離間距離LMが閾値LSH(ここでは、20mm)以下であるか否かの判定が行われる(ステップS305)。
FIG. 8 is a detailed flowchart showing an example of the operation in the random travel mode performed in step S101 of the flowchart shown in FIG. 6 and step S205 of the flowchart shown in FIG. The following processing is performed by the
閾値LSH以下ではない(閾値LSHより大きい)と判定された場合(ステップS305でNO)には、処理がステップS301に戻され、直進が継続される。閾値LSH以下であると判定された場合(ステップS305でYES)には、走行が停止される(ステップS307)。そして、超音波発信器121と超音波受信器122との組み合わせに応じて予め設定されている角度θ0と0〜90度の範囲でランダムに設定される角度αとの和として回転角Δθが求められる(ステップS309)。次ぎに、回転角Δθだけ回転され(=進行方向が変更され)(ステップS311)、処理がリターンされる。
If it is determined that it is not less than or equal to threshold value LSH (greater than threshold value LSH) (NO in step S305), the process returns to step S301 and continues straight. If it is determined that it is equal to or less than the threshold value LSH (YES in step S305), the traveling is stopped (step S307). Then, the rotation angle Δθ is obtained as the sum of the angle θ0 set in advance according to the combination of the
図9は、図7に示すフローチャートのステップS219で行われる壁沿い走行モードでの動作の一例を示す詳細フローチャートである。なお、以下の処理は、特に記載しない限り壁沿い走行部171gによって行われる。まず、検出部171fによって、図4に示す距離L11〜L34が測定される(ステップS401)。次いで、最も近い壁面(又は、障害物)と平行な方向に回転される(ステップS403)。そして、直進が開始される(ステップS405)。
FIG. 9 is a detailed flowchart showing an example of the operation in the wall running mode performed in step S219 of the flowchart shown in FIG. The following processing is performed by the along-
次いで、検出部171fによって、距離L11〜L34が測定される(ステップS407)。そして、距離L22、L23、L33、L34の内、最小の距離が閾値LM(ここでは、20mm)以下であるか否かの判定が行われる(ステップS409)。閾値LM以下であると判定された場合(ステップS409でYES)には、処理がリターンされる(図7に示すフローチャートのステップS221の処理が開始される)。 Next, the distances L11 to L34 are measured by the detection unit 171f (step S407). Then, it is determined whether or not the minimum distance among the distances L22, L23, L33, and L34 is equal to or less than a threshold value LM (here, 20 mm) (step S409). If it is determined that the value is equal to or less than the threshold LM (YES in step S409), the process is returned (the process in step S221 in the flowchart shown in FIG. 7 is started).
閾値LM以下ではない(閾値LMより大きい)と判定された場合(ステップS409でNO)には、進行方向を修正するパラメータα1〜α3が次の(1)〜(3)式により求められる(ステップS411、413、415)。
α1←(L01−L11)×A11 (1)
α2←(L02−L12)×A12 (2)
α3←(α1+α2)/2 (3)
ここで、距離L01、L02は、それぞれ、壁沿い走行モードでの距離L11、L12の基準距離である。例えば、距離L01、L02は、図4において、進行方向V1が壁面Wと平行であり、且つ、本体部10と壁面Wとの距離が閾値LMである場合の距離L11、L12の値である。また、定数A11、A12は、予め設定された比例定数である。
If it is determined that it is not less than or equal to the threshold value LM (greater than the threshold value LM) (NO in step S409), parameters α1 to α3 for correcting the traveling direction are obtained by the following equations (1) to (3) (step) S411, 413, 415).
α1 ← (L01−L11) × A11 (1)
α2 ← (L02−L12) × A12 (2)
α3 ← (α1 + α2) / 2 (3)
Here, the distances L01 and L02 are reference distances of the distances L11 and L12 in the travel mode along the wall, respectively. For example, the distances L01 and L02 are values of the distances L11 and L12 in the case where the traveling direction V1 is parallel to the wall surface W and the distance between the
そして、左右の車輪の周速VR、VLが、現在の周速Vを用いて、それぞれ次の(4)、(5)式で求められ、モータ113a、113bに対して指示され(ステップS417)、処理がステップS407に戻される。
VR←V−α3 (4)
VL←V+α3 (5)
Then, the peripheral speeds VR and VL of the left and right wheels are obtained by the following equations (4) and (5) using the current peripheral speed V, respectively, and are instructed to the
VR ← V−α3 (4)
VL ← V + α3 (5)
図10は、上述の混合走行モードと従来の走行制御(上述の特許文献1:特開2002−136454号公報参照)とを比較した制御結果の一例を示す図である。図は、掃除ロボット1を走行させる室内の平面図であり、(a)は従来の走行制御での走行結果、(b)は上述の混合走行モードでの走行結果を表している。室内ARには、左上側に、2箇所の障害物W1、W2が隣接して配置され、右下側に、障害物W3が配置されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a control result comparing the above-described mixed traveling mode and conventional traveling control (see Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-136454). FIG. 4 is a plan view of the room in which the
(a)に示すように、従来の走行制御では、障害物W1、W2、W3の近傍に、壁沿いモードでの走行範囲MCP1が7箇所発生している。これに対して、(b)に示すように、上述の混合走行モードでは、壁沿いモードでの走行範囲MCP2は、わずかに3箇所となっている。つまり、従来の走行制御では、壁沿いモードでの走行範囲となる領域の内、過半数の領域において、上述の混合走行モードでは、ランダムモードでの走行が行われることとなり、室内ARをより均一に走行させることが可能となるのである。 As shown in (a), in the conventional traveling control, seven traveling ranges MCP1 in the wall-side mode are generated in the vicinity of the obstacles W1, W2, and W3. On the other hand, as shown in (b), in the above-described mixed traveling mode, the traveling range MCP2 in the along-wall mode is only three places. In other words, in the conventional traveling control, in the above-described mixed traveling mode, the traveling in the random mode is performed in the majority of the region that is the traveling range in the wall-side mode, and the indoor AR is made more uniform. It is possible to run.
上述のようにして、中心線LSの両側に配設された超音波受信器r2及び超音波受信器r3によって、超音波発信器s2から発信された超音波信号であって、壁面(又は、障害物)において反射した反射信号が受信されるため、1のタイミングで超音波発信器s2から発信された超音波信号を用いて前方正面の2方向について、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離が求められ、前方正面の障害物が正確に検出される。
As described above, an ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitter s2 by the ultrasonic receiver r2 and the ultrasonic receiver r3 disposed on both sides of the center line LS, Since the reflected signal reflected at the object) is received, the cleaning
また、超音波受信器r2、r3が、掃除ロボット1の本体部10の中心Oを通り進行方向V1に平行な直線である中心線LSに対して線対称な位置に配設されているため、1のタイミングで超音波発信器s2から発信された超音波信号を用いて前方正面の2方向について、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離が求められ、前方正面の障害物が更に正確に検出される。
Further, since the ultrasonic receivers r2 and r3 are arranged at positions symmetrical with respect to the center line LS that is a straight line passing through the center O of the
更に、超音波受信器r2、r3が、掃除ロボット1の本体部10の中心Oを通り進行方向V1に平行な直線である中心線LSの両側にそれぞれ1個だけ配設されているため、簡単な構成で、前方正面の障害物が正確に検出される。
Furthermore, since only one ultrasonic receiver r2, r3 is disposed on each side of the center line LS, which is a straight line that passes through the center O of the
加えて、超音波発信器s1によって中心線LSから離間する方向(=進行方向V1に対して左方向)に超音波信号が発信され、壁面(又は、障害物)Wにおいて反射した反射信号が超音波受信器r1、r2により受信されるまでの経過時間を用いて、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離が求められると共に、超音波発信器s3によって中心線LSから離間する方向(=進行方向V1に対して右方向)に超音波信号が発信され、壁面(又は、障害物)Wにおいて反射した反射信号が超音波受信器r3、r4により受信されるまでの経過時間を用いて、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離が求められるため、中心線LSから離間する方向の掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離が検出される。
In addition, an ultrasonic signal is transmitted in a direction away from the center line LS (= leftward with respect to the traveling direction V1) by the ultrasonic transmitter s1, and the reflected signal reflected on the wall surface (or obstacle) W is super The distance between the cleaning
また、超音波発信器s1、s3が、中心線LSに対して線対称な位置にそれぞれ1個だけ配設されているため、簡単な構成で、中心線LSから離間する方向の掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離が検出される。
Further, since only one ultrasonic transmitter s1, s3 is disposed at a position symmetrical with respect to the center line LS, the cleaning
更に、超音波発信器s1、s2、s3が、予め設定された順序(ここでは、超音波発信器s1、s2、s3の順)で順次発信されるため、進行方向の前方正面と、進行方向に対して左右方向とに関して、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離が順次検出され、適正な検出が行われる。
Furthermore, since the ultrasonic transmitters s1, s2, and s3 are sequentially transmitted in a preset order (in this case, the ultrasonic transmitters s1, s2, and s3), the front in the traveling direction and the traveling direction With respect to the horizontal direction, the distance between the cleaning
加えて、室内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードであるランダムモードで走行中の、所定回数(ここでは、3回)分の直進走行時間TS1〜TS3が所定の条件を満たす場合に、ランダムモードが、室内の外縁に沿って走行させる制御モードである壁沿いモードへ切り換えられるため、室内の外縁が複雑な形状である場合であっても、適度な頻度で壁沿いモードへ切り換られ、室内を略均一に走行させることが可能となる。 In addition, when traveling in the random mode, which is a control mode in which the vehicle travels straight ahead and rotates repeatedly, the straight traveling times TS1 to TS3 for a predetermined number of times (here, three times) satisfy a predetermined condition. Because the random mode is switched to the along-wall mode, which is a control mode that runs along the outer edge of the room, even if the outer edge of the room is a complicated shape, the mode is switched to the along-wall mode at an appropriate frequency. Therefore, it is possible to run the room substantially uniformly.
なお、本発明は以下の形態をとることができる。 In addition, this invention can take the following forms.
(A)本実施形態においては、自走式ロボットが掃除ロボット1である場合について説明したが、その他の所定の領域内を略均一に走行させる自走式ロボットでもよい。例えば、庭等の芝生上を走行する芝刈り機を備えた芝刈りロボットである形態でもよい。
(A) In the present embodiment, the case where the self-propelled robot is the cleaning
(B)本実施形態においては、距離センサ12が超音波センサを備える場合について説明したが、その他の種類の距離センサ(例えば、電磁波センサ等)である形態でもよい。
(B) Although the case where the
(C)本実施形態においては、第1受信部171cが、2個の超音波受信器122(図4に示す中心線LSの左右に配設された超音波受信器r2、r3)を介して反射信号を受信する場合について説明したが、3個以上(例えば、4個)の超音波受信器122を介して反射信号を受信する形態でもよい。この場合には、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離を更に正確に測定することが可能となる。
(C) In the present embodiment, the
(D)本実施形態においては、第2発信部171bが、2個の超音波発信器121(図4に示す中心線LSに対して左右両側に配設された超音波発信器s1、s3)を介して、超音波信号を発信する場合について説明したが、3個以上(例えば、4個)の超音波発信器121を介して超音波信号を発信する形態でもよい。この場合には、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離を更に正確に測定することが可能となる。
(D) In the present embodiment, the
(E)本実施形態においては、超音波発信器121と超音波受信器122とが交互の配設されている場合(すなわち、2つの超音波発信器121の間に配設された超音波受信器122が、その2つの超音波発信器121から発信される超音波信号を時分割的に受信する)について説明したが、1の超音波受信器122が1の超音波発信器121から発信される超音波信号のみを受信する形態でもよい。この場合には、超音波発信器121の特性(例えば、超音波の周波数)に応じて超音波受信器122の特性(例えば、周波数特性)を微調整することが可能となり、掃除ロボット1と壁面(又は、障害物)Wとの間の距離を更に正確に測定することが可能となる。
(E) In the present embodiment, when the
(F)本実施形態においては、ランダムモードが壁沿いモードへ切り換えられる条件(第1の条件)が3回分の直進走行時間TS1〜TS3の和が閾値T0未満であることである場合について説明したが、直進走行時間TS1〜TS3に関するその他の条件である形態でもよい。例えば、第1の条件が、「直進走行時間TS1〜TS3の加重和(例えば、0.5×TS1+TS2+1.5×TS3)が所定の閾値未満であること」である形態でもよい。この場合には、加重を適正に設定することにより、更に適正な走行制御を行わせることができる。 (F) In the present embodiment, the case where the condition (first condition) for switching the random mode to the along-wall mode is that the sum of the three straight traveling times TS1 to TS3 is less than the threshold value T0 has been described. However, the form which is the other conditions regarding straight traveling time TS1-TS3 may be sufficient. For example, the first condition may be that “the weighted sum of the straight traveling times TS1 to TS3 (for example, 0.5 × TS1 + TS2 + 1.5 × TS3) is less than a predetermined threshold”. In this case, more appropriate travel control can be performed by setting the weight appropriately.
1 掃除ロボット
10 本体部
11 駆動部
12 距離センサ
121 超音波発信器(第1発信手段の一部、第2発信手段の一部)
122 超音波受信器(第1受信手段の一部、第2受信手段の一部)
17 制御部
171 CPU
171a 第1発信部(第1発信手段の一部)
171b 第2発信部(第2発信手段の一部)
171c 第1受信部(第1受信手段の一部)
171d 第2受信部(第2受信手段の一部)
171e 距離算出部(距離算出手段)
171f 検出部(検出手段の一部)
171g 壁沿い走行部(第1走行手段)
171h ランダム走行部(第2走行手段)
171i 直進時間測定部(直進時間測定手段)
171j 切換部(切換手段)
171k 禁止部(禁止手段)
171m クリーナ制御部
172 RAM
172a 直進時間記憶部
DESCRIPTION OF
122 Ultrasonic receiver (part of first receiving means, part of second receiving means)
17
171a 1st transmission part (a part of 1st transmission means)
171b Second transmitter (part of second transmitter)
171c 1st receiving part (a part of 1st receiving means)
171d Second receiver (part of second receiver)
171e Distance calculation unit (distance calculation means)
171f detection part (part of detection means)
171g Traveling along the wall (first traveling means)
171h Random traveling part (second traveling means)
171i Straight running time measuring unit (straight running time measuring means)
171j Switching unit (switching means)
171k Prohibited part (prohibited means)
171m
172a Straight running time storage
Claims (7)
自走式ロボット本体の中心を通り進行方向に平行な直線である中心線の近傍に配設され、自走式ロボットの進行方向に向けて信号を発信する第1発信手段と、
前記第1発信手段によって発信された信号であって、前記所定の領域の外縁において反射した反射信号を受信する第1受信手段と、
前記第1発信手段によって発信された信号が前記第1受信手段によって受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと前記所定の領域の外縁との間の距離を求める距離算出手段とを備え、
前記第1受信手段は、前記中心線の両側に配設されていることを特徴とする自走式ロボット。 A self-propelled robot that travels in a predetermined area, comprising: a drive unit that rotates a drive shaft of at least one wheel at a predetermined rotation speed; and a steering unit that freely sets a traveling direction.
A first transmission means disposed in the vicinity of a center line that is a straight line passing through the center of the self-propelled robot body and parallel to the traveling direction; and transmitting a signal toward the traveling direction of the self-propelled robot;
First receiving means for receiving a signal transmitted by the first transmitting means and reflected at an outer edge of the predetermined area;
Distance calculating means for obtaining a distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area using an elapsed time until the signal transmitted by the first transmitting means is received by the first receiving means; With
The self-propelled robot, wherein the first receiving means is disposed on both sides of the center line.
前記第2発信手段によって発信された信号であって、前記所定の領域の外縁において反射した反射信号を受信する第2受信手段とを備え、
前記距離算出手段は、前記第2発信手段によって発信された信号が前記第2受信手段によって受信されるまでの経過時間を用いて、自走式ロボットと前記所定の領域の外縁との間の距離を求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の自走式ロボット。 Second transmitting means disposed at a position substantially symmetrical with respect to the center line and transmitting a signal in a direction away from the center line;
A second receiving means for receiving a signal transmitted by the second transmitting means and reflected by an outer edge of the predetermined area;
The distance calculating means uses the elapsed time until the signal transmitted by the second transmitting means is received by the second receiving means, and the distance between the self-propelled robot and the outer edge of the predetermined area. The self-propelled robot according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記所定の領域の外縁に沿って走行させる制御モードである第1モードでの走行をさせるべく、前記操舵手段に対して進行方向を指示する第1走行手段と、
前記領域内を直進と回転とを繰り返して走行させる制御モードである第2モードでの走行をさせるべく、前記離間距離が予め設定された所定値以下となるまで直進し、前記離間距離が予め設定された所定値以下である場合に直進を停止して前記操舵手段に対して進行方向を所定方向に変更させる第2走行手段と、
前記第2モードで走行中の直進走行開始から停止までの時間である直進走行時間を測定する直進時間測定手段と、
2以上の所定回数分の直進走行時間を格納する直進時間記憶手段と、
前記第1モードと第2モードとを切り換える切換手段とを備え、
前記切換手段は、前記所定回数分の直進走行時間が所定の条件を満たす場合に、前記第2モードを前記第1モードへ切り換えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の自走式ロボット。 Detecting means for detecting a distance or a minimum value of a plurality of distances obtained by the distance calculating means as a separation distance;
First traveling means for instructing the steering means in the traveling direction to travel in the first mode, which is a control mode for traveling along the outer edge of the predetermined region;
In order to travel in the second mode, which is a control mode in which the vehicle travels in a straight line and rotates repeatedly, the vehicle travels straight until the separation distance is equal to or less than a predetermined value, and the separation distance is set in advance. Second traveling means for stopping straight traveling and changing the traveling direction to a predetermined direction with respect to the steering means when the value is equal to or less than the predetermined value;
A straight traveling time measuring means for measuring a straight traveling time which is a time from the start of the straight traveling to the stop while traveling in the second mode;
Straight running time storage means for storing straight running time for a predetermined number of times of 2 or more;
Switching means for switching between the first mode and the second mode,
The switching means switches the second mode to the first mode when the straight traveling time for the predetermined number of times satisfies a predetermined condition. A traveling robot.
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