JP2007034769A - 自律走行ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】充電ステーションは自律移動ロボットの内蔵バッテリーが消耗した時に充電する以外の作業は行っておらず、センサ部が正常に機能しているかなどの点検作業を行ってくれるものは存在しなかった。
【解決手段】外界の情報を入力する外界情報入力手段９、１０と電源１３を有し自律走行する自律走行装置８と、電源１３に商用電源から電力を供給する電力供給手段１７を有する充電装置１６を備え、充電装置１６の電力供給手段１７が自律走行装置８の電源１３に電力を供給している間に、点検手段１９が自律走行装置８の外界情報入力手段９、１０が正常に動作しているか点検作業を実施することができるので、常に安全な状態で走行を開始することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源を備え自律走行が可能な自律走行ロボットシステムに関するものである。

従来、この種の自律走行ロボットシステムは、自律的に目的の場所に移動して作業を行う自律移動ロボットと、ロボット外に設置される充電ステーションからなり、自律移動ロボットの内蔵バッテリーの電力が消費され充電が必要になった場合に、自律移動ロボットが自動的に充電ステーションに移動し、充電作業を行っている（例えば、特許文献１参照）。

図４は特許文献１に記載された従来の自律走行ロボットシステムを示すものである。図４に示すように自律移動ロボット１は、自律移動ロボット１の全体制御を行う制御部２と、移動目標物を検出するためのセンサ部３と、駆動電源を得るための内蔵バッテリー部４と、自律移動ロボット１の動作全般を実行する駆動制御部５とを備えている。また、充電ステーション６は光変調装置７を備え、光変調装置７が光点滅信号を発している。自律移動ロボット１は光変調装置７が発光する位置と、点滅パターンを読み取り、自動的に充電ステーションに移動し、充電作業を行っている。
特開２００４−１５１９２４号公報

しかしながら、前記従来の構成は、充電ステーションは自律移動ロボットの内蔵バッテリーが消耗した時に充電する以外の作業は行っておらず、センサ部が正常に機能しているかなどの点検作業を行ってくれるものは存在しなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、充電作業の他にセンサ部の機能を点検する点検作業を実施することのできる自律走行ロボットシステムを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自律走行ロボットシステムは、外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源を有し自律走行する自律走行装置と、前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置を備え、前記充電装置は前記外界情報入力手段が正常に動作するか点検作業を行う点検手段を備え、前記点検手段は前記電力供給装置が電力を供給している間に前記外界情報入力手段の点検作業を行うものである。

これによって、充電装置の電力供給装置が自律走行装置の電源に電力を供給している間に、点検手段が自律走行装置の外界情報入力手段が正常に動作しているか点検作業を実施することができる。

本発明の自律走行ロボットシステムは、充電装置の電力供給装置が自律走行装置の電源に電力を供給している間に、点検手段が自律走行装置の外界情報入力手段が正常に動作しているか点検作業を実施することができるので、自律走行装置の外界情報入力手段の故障等の不具合をいち早く把握でき、常に安全な状態で自律走行を開始することができる。また、点検作業を充電作業と同時に行うので、短時間で効率よく点検結果を把握することができる。

第１の発明は、外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源を有し自律走行する自律走行装置と、前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置を備え、前記充電装置は前記外界情報入力手段が正常に動作するか点検作業を行う点検手段を備え、前記点検手段は前記電力供給装置が電力を供給している間に前記外界情報入力手段の点検作業を行うものである。これによって、充電装置の電力供給装置が自律走行装置の電源に電力を供給している間に、点検手段が自律走行装置の外界情報入力手段が正常に動作しているか点検作業を実施することができるので、自律走行装置の外界情報入力手段の故障等の不具合をいち早く把握でき、常に安全な状態で自律走行を開始することができる。また、点検作業を充電作業と同時に行うので、短時間で効率よく点検結果を把握することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の充電装置は自律走行装置を収納する収納部と、前記自律走行装置が前記収納部の所定の位置に進入したことを検知する進入検知手段を有し、前記進入検知手段の検知により電力供給手段および点検手段を動作させるものである。これによって、自律走行装置が充電装置の収納部の所定の位置に進入すると進入検知手段が検知し、電力供給手段および点検手段を動作させるので、常に、収納部の決まった位置で点検作業を実施することができ、外界情報入力手段の点検をより正確に行うことが可能となる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の自律走行装置の外界情報入力手段は自律走行装置が走行する走行面の段差を検出する段差センサからなり、点検手段は前記段差センサの出力が所定の範囲外のときに異常と判定するものである。

これによって、点検手段は走行面の段差を検出する段差センサの出力が所定の範囲外のときに異常と判定するので、段差センサの異常をいち早く把握することができ、自律走行装置が次に走行を開始するまでに対処することにより、段差センサの故障が原因で自律走行装置が落下することを防ぐことができる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明の自律走行装置の外界情報入力手段は自律走行装置と障害物との距離を測定する測距センサからなり、充電装置は電力供給手段が電力を供給する際、前記測距センサと対向する位置に点検用障害物を備え、点検手段は前記測距センサが検出する前記点検用障害物との距離が所定の範囲外のときに異常と判定するものである。これにより、測距センサは充電装置に備えた点検用障害物との距離を測定し、点検手段は測距センサが測定した距離が所定の範囲外のときに異常と判定するので、測距センサの異常をいち早く把握することができ、自律走行装置が次に走行を開始するまでに対処することにより、測距センサの故障が原因で自律走行装置が障害物に衝突することを防ぐことができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の点検用障害物は測距センサとの距離が変えられる構成とし、測距センサは点検用障害物との距離を変えた少なくとも２つの距離を測定し、点検手段は前記測距センサが検出する前記２つの距離がそれぞれ所定の範囲内である場合に正常と判定するものである。これにより、測距センサは点検用障害物との距離を変えた少なくとも２つの距離を測定し、点検手段は前記測距センサが検出する前記２つの距離がそれぞれ所定の範囲内である場合に正常と判定するので、測距センサが２つの異なる距離を正確に測定できているか把握することができるので、測距センサの故障をより正確に検出することができ、自律走行装置が次に走行を開始するまでに対処することにより、測距センサの故障が原因で自律走行装置が障害物に衝突することを防ぐことができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明の充電装置は点検手段が行った点検結果を報知する点検結果報知手段を備えたものである。

充電装置に点検手段が行った点検結果を報知する点検結果報知手段を備えたので、点検結果報知手段が点検手段が行った点検結果を表示または音声で報知することにより、外界情報入力手段の異常を使用者に知らせることができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明の充電装置は使用者が操作する点検結果確認手段を備え、点検結果確認手段が操作されると自律走行装置が所定距離進んで停止するものである。これによって、点検結果確認手段が操作されると自律走行装置が所定距離進んで停止するので、自律走行装置を充電装置の収納部から出た位置で停止させることができ、使用者は自律走行装置の異常と判定された外界情報入力手段を破損していないか、埃などが付着していないか目視で確認し、適切な対処を行うことが可能となる。

第８の発明は、特に、第７の発明の点検結果確認手段が操作されると点検結果報知手段が報知を停止するものである。これによって、使用者が点検結果確認手段を操作するにより、点検結果報知手段が報知を停止するので、使用者が点検結果報知手段の報知内容を把握してから、報知を停止することができる。

第９の発明は、特に、第７の発明の自律走行装置は再点検操作手段を備え、前記再点検操作手段が操作されると前記自律走行装置は充電装置へ進み、点検手段が外界情報入力手段の点検作業を再度行うものである。これによって、使用者が自律走行装置の外界情報入力手段を目視で確認し、埃を掃うなどの適切な処置を実施した後、再点検操作手段を操作すると、自律走行装置は充電装置へ進み、点検手段が外界情報入力手段の点検作業を再度行うので、埃等の使用者が対処できる故障なのか、使用者が対処できないような故障なのか再度確認することが可能となる。

第１０の発明は、特に、第９の発明の充電装置は外部に通報が可能な外部通報手段を備え、前記外部通報手段は点検手段が外界情報入力手段の点検作業を再度行い異常と判定した場合に異常内容を通報するものである。これにより、使用者が対処できないような故障の場合に自動的に異常内容を通報することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における自律走行ロボットシステムの構成を示す上面図である。

図１において自律走行装置８は、外界の情報を入力する外界情報入力手段として、自律走行装置８が走行する走行面の段差を検出する段差センサ９と、自律走行装置９と障害物との距離を測定する測距センサ９を備えている。

段差センサ９は反射式の赤外線測距センサからなり、自律走行装置８の前方下向きに取り付け、走行面との距離を測定しており、走行面が落ち込んでいる場合に落ち込みを検出することができる。

また、測距センサ１０は超音波センサからなり、送信した超音波が障害物に当たって跳ね返る時間を測定することにより前方の障害物との距離を測定している。

制御手段１１は段差センサ９や測距センサ１０からの情報を基に、走行手段である駆動輪を制御し、落下や衝突などをすることなく自律走行している。また、自律走行装置８の内部には自律走行装置８を駆動するための電力を供給する充電可能な電源１３を備え、制御手段は１１は電源１３の消耗が大きくなると、駆動輪１２を制御して充電装置１５に向けて走行する。自律走行装置８の底面の表面には充電端子１４が取り付けられている。

再点検操作手段１５は自律走行装置８の上面に設けられ、使用者の操作により自律走行装置８を充電装置１５に向けて走行させるものである。

充電装置１６は自律走行装置８の電源１３に商用電源から電力を供給する電力供給手段１７を備えており、充電端子１８が自律走行装置８の充電端子１４と接続することにより、充電端子１４に電圧が印加され電源１３が充電される。

また、点検手段１９は自律走行装置８の段差センサ９や測距センサ１０などの外界情報入力手段が正常に動作するか点検作業を行う。

進入検知手段２０は自律走行装置８が収納部２１の所定の位置に侵入したことを検知するもので、例えば、自律走行装置８の進入によって機構的に押されて作動するスイッチである。

点検用障害物２２は自律走行装置８測距センサ１０が正常に動作しているか点検するための障害物で、可動する構成とした。点検結果報知手段２３は点検手段１９が行った点検結果を報知する報知手段で、表示または音声により報知する。点検結果確認手段２４は使用者が操作する操作手段で、点検結果確認手段２４を操作すると自律走行装置８が所定距離進み停止する。外部通報手段２５は点検結果を外部に通報する通報手段であり、制御手段２６は充電装置１６の動作を制御している。

以上のように構成された自律走行ロボットシステムについて以下その動作、作用を説明する。

自律走行装置８は段差センサ９により下方の段差情報を、測距センサ１０により前方の障害物との距離情報を得て障害物や段差を回避しながら、例えば内部に予め記憶した経路地図に従い自律走行をしている。走行中、制御手段１１は電源１３の消耗を常にチェックしており、電源１３の消耗が大きくなると、自律走行を中止して充電装置１６に向かうよう駆動輪１２を制御する。充電装置１６の場所は予め経路地図に記憶されており、制御手段１１が現在地と充電装置１６の場所から最適なルートを選んで充電装置１６に向かわせる。自律走行装置８が充電装置１６の前までやってくると、その場で反転し、充電装置１６の収納部２１へ後退して進む。このとき、たとえば、充電装置１６から光信号を発し自律走行装置８を誘導したり、機構的なガイドにより誘導するものとする。

図２に自律走行装置８が充電装置１６の収納部２１に収納された状態を示す。

自律走行装置８が充電装置１６の収納部に収納され所定の位置まで侵入すると、自律走行装置８の充電端子１４と、充電装置１６の充電端子１８とが接続され、進入検知手段２０が進入を検知して動作する。制御手段２６は進入検知手段２０の信号を受けて、電力供給手段１７を動作させ、自律走行装置８の電源１３への充電を開始する。また、制御手段２６は点検用障害物２２を測距センサ１０と対向する所定の位置に移動させ、点検手段１９を動作させる。充電装置１６と自律走行装置８はデータ通信手段（図示せず）によって、データの送受信が可能な構成となっており、充電装置１６の点検手段１９が作動すると、充電装置１６はデータ通信手段によって点検開始の信号を自律走行装置８に送る。自律走行装置８が点検開始の信号を受信すると、段差センサ９は収納部２１の底面までの距離を、測距センサ１０は点検用障害物２２までの距離を測定する。そして測定された距離データがデータ通信手段によって充電装置１６に送られ、点検手段１９がこの距離データをもとに段差センサ９、測距センサ１０が正常に動作しているか判断する。

即ち、自律走行装置８が充電装置１６の収納部２１の所定位置で停止しているため、段差センサと収納部２１の底面との距離は常に一定となるため、段差センサの出力は距離に対応した所定の範囲内に収まる。従って、点検手段１９は段差センサの出力が所定の範囲外の場合は異常と判定し、所定の範囲内の場合は正常と判定する。

また、測距センサ１０と点検用障害物２２の距離も一定となるため、測定された距離が所定の範囲外であれば異常と判定する。そして、測距センサ１０により測定された距離が所定の範囲内（例えば１５〜２５ｍｍ）にあった場合は、制御手段２６は、図３に示すように、点検用障害物２２を移動させて点検手段１９により測距センサ１０の点検を再度行う。

そして点検手段１９は、再点検においても、測距センサ１０により測定される距離が所定の範囲内（例えば９５〜１０５ｍｍ）にあった場合に、正常と判断する。このように点検手段１９は、測距センサ１０が２つの異なる距離を正確に測定できているか把握することができるので、測距センサ１０の故障をより正確に検出することができる。

なお、点検時における測距センサ１０と点検用障害物２２との距離が、自律走行装置８が走行中に、障害物を検出して減速や、停止などの判断を行う距離となるように点検用障害物２２を設けるのが望ましい。

そして、点検手段１９による点検が終了すると、異常の見つかった場所やその状態を点検結果報知手段２３によって表示または、音声によって使用者に報知する。使用者が点検結果報知手段２３によって点検によって異常が見つかった事を把握すると、使用者は充電装置１６に備えた点検結果確認手段２４を操作する。点検結果確認手段２４が操作されると、点検結果報知手段２３は報知を停止し、自律走行装置８の制御手段１１は駆動輪１２を制御して所定距離進ませ、充電装置１６の収納部２１から出た位置で停止させる。使用者は自律走行装置８の異常と判定された段差センサ９、または、測距センサ１０が破損していないか、埃などが付着していないか目視で確認し、埃を掃うなどの適切な対処を行うことができる。

次に、使用者が、自律走行装置８の再点検操作手段１５を操作すると、制御手段１１は駆動輪１２を制御して自律走行装置８を充電装置１６の収納部２１に収納させる。そして、点検手段１９が再度、段差センサ９及び測距センサ１０の点検を行うものである。このように点検作業を再度行うので、埃等の使用者が対処できる故障であったのか、使用者が対処できないような故障なのか再度確認することができる。

そして再点検においても点検手段１９が異常と判定した場合は、外部通報手段２５によって異常内容を自動で通報する。例えばインターネットなどによって、外部の修理業者などに通報し、修理依頼などを行うものである。

以上のように、本実施の形態においては、充電装置１６の電力供給装置１７が自律走行装置８の電源１３に電力を供給している間に、点検手段１９が自律走行装置８の段差センサ９、測距センサ１０が正常に動作しているか点検作業を実施することができるので、自律走行装置の段差センサ９、測距センサ１０の故障等の不具合をいち早く把握でき、常に安全な状態で自律走行を開始することができる。また、点検作業を充電作業と同時に行うので、短時間で効率よく点検結果を把握することができる。

また、自律走行装置８が充電装置１６の収納部２１の所定の位置に進入すると進入検知手段２０が進入を検知し、電力供給手段１７および点検手段１９を動作させるので、常に、収納部２１の決まった位置で点検作業を実施することができ、段差センサ９、測距センサ１０の点検をより正確に行うことが可能となる。

また、点検手段１９は走行面の段差を検出する段差センサ９の出力が所定の範囲外のときに異常と判定するので、段差センサ９の異常をいち早く把握することができ、自律走行装置が次に走行を開始するまでに対処することにより、段差センサ９の故障が原因で自律走行装置が落下することを未然に防ぐことができる。

また、測距センサ１０は充電装置に備えた点検用障害物２２との距離を測定し、点検手段１９は測距センサ１０が測定した距離が所定の範囲外のときに異常と判定するので、測距センサ１０の異常をいち早く把握することができ、自律走行装置８が次に走行を開始するまでに対処することにより、測距センサ１０の故障が原因で自律走行装置８が障害物に衝突することを未然に防ぐことができる。

また、測距センサ１０は点検用障害物２２との距離を変えた少なくとも２つの距離を測定し、点検手段１９は前記測距センサ１０が検出する２つの距離がそれぞれ所定の範囲内である場合に正常と判定するので、測距センサ１０が２つの異なる距離を正確に測定できているか把握することができるので、測距センサ１０の故障をより正確に検出することができ、自律走行装置８が次に走行を開始するまでに対処することにより、測距センサ１０の故障が原因で自律走行装置が障害物に衝突することをより未然に防ぐことができる。

また、点検結果報知手段が点検手段による点検結果を表示または音声で報知することにより、段差センサ９、測距センサ１０の異常を使用者に知らせることができる。

また、点検結果確認手段２４が操作されると自律走行装置８が所定距離進んで停止するので、自律走行装置８を充電装置１６の収納部２１から出た位置で停止させることができ、使用者は自律走行装置８の異常と判定された段差センサ９または測距センサ１０を破損していないか、埃などが付着していないか目視で確認し、適切な対処を行うことが可能となる。

また、使用者が点検結果確認手段２４を操作するにより、点検結果報知手段２３が報知を停止するので、使用者が点検結果報知手段２３の報知内容を把握してから、報知を停止することができる。

そして、使用者が自律走行装置８の段差センサ９または測距センサ１０を目視で確認し、埃を掃うなどの適切な処置を実施した後、再点検操作手段１５を操作すると、自律走行装置８は充電装置１６へ進み、点検手段が段差センサ９、測距センサ１０の点検作業を再度行うので、埃等の使用者が対処できる故障なのか、使用者が対処できないような故障なのか再度確認することが可能となる。

そして、使用者が対処できないような故障の場合には、外部通報手段２５によって自動的に異常内容を通報することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる自律走行ロボットシステムは、掃除ロボットや、見守り監視ロボットなどの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における自律走行ロボットシステムの構成を示す上面図 同、自律走行ロボットシステムの構成を示す上面図 同、自律走行ロボットシステムの構成を示す上面図 従来の自律走行装置の側面図

符号の説明

８ 自律走行装置
９ 段差センサ（外界情報入力手段）
１０ 測距センサ（外界情報入力手段）
１３ 電源
１５ 再点検操作手段
１６ 充電装置
１７ 電力供給手段
１９ 点検手段
２０ 進入検知手段
２１ 収納部
２２ 点検用障害物
２３ 点検結果報知手段
２４ 点検結果確認手段
２５ 外部通報手段

Claims (10)

1. 外界の情報を入力する外界情報入力手段と電源を有し自律走行する自律走行装置と、前記電源に商用電源から電力を供給する電力供給手段を有する充電装置を備え、前記充電装置は前記外界情報入力手段が正常に動作するか点検作業を行う点検手段を備え、前記点検手段は前記電力供給装置が電力を供給している間に前記外界情報入力手段の点検作業を行う自律走行ロボットシステム。
2. 充電装置は自律走行装置を収納する収納部と、前記自律走行装置が前記収納部の所定の位置に進入したことを検知する進入検知手段を有し、前記進入検知手段の検知により電力供給手段および点検手段を動作させる請求項１に記載の自律走行ロボットシステム。
3. 外界情報入力手段は自律走行装置が走行する走行面の段差を検出する段差センサからなり、点検手段は前記段差センサの出力が所定の範囲外のときに異常と判定する請求項１または２に記載の自律走行ロボットシステム。
4. 外界情報入力手段は自律走行装置と障害物との距離を測定する測距センサからなり、充電装置は電力供給手段が電力を供給する際、前記測距センサと対向する位置に点検用障害物を備え、点検手段は前記測距センサが検出する前記点検用障害物との距離が所定の範囲外のときに異常と判定する請求項１または２に記載の自律走行ロボットシステム。
5. 点検用障害物は測距センサとの距離が変えられる構成とし、測距センサは点検用障害物との距離を変えた少なくとも２つの距離を測定し、点検手段は前記測距センサが検出する前記２つの距離がそれぞれ所定の範囲内である場合に正常と判定する請求項４に記載の自律走行ロボットシステム。
6. 充電装置は点検手段が行った点検結果を報知する点検結果報知手段を備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の自律走行ロボットシステム。
7. 充電装置は使用者が操作する点検結果確認手段を備え、点検結果確認手段が操作されると自律走行装置が所定距離進んで停止する請求項１〜６のいずれか１項に記載の自律走行ロボットシステム。
8. 点検結果確認手段が操作されると点検結果報知手段が報知を停止する請求項７に記載の自律走行ロボットシステム。
9. 自律走行装置は再点検操作手段を備え、前記再点検操作手段が操作されると前記自律走行装置は充電装置へ進み、点検手段が外界情報入力手段の点検作業を再度行う請求項７に記載の自律走行ロボットシステム。
10. 充電装置は外部に通報が可能な外部通報手段を備え、前記外部通報手段は点検手段が外界情報入力手段の点検作業を再度行い異常と判定した場合に異常内容を通報する請求項９に記載の自律走行ロボットシステム。

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