JP5555737B2 - 自律カバレッジロボットナビゲーションシステム - Google Patents

Description

本願は、２００５年１２月２日に出願された名称「ＲＯＢＯＴ ＮＥＴＷＯＲＫＩＮＧ， ＴＨＥＭＩＮＧ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」であって、出願番号第６０／７４１，４４２号を割り当てられた米国仮特許出願に対し、米国特許法第１１９条（ｅ）の下に優先権を主張する。上記出願の内容全体は本明細書によって参考として援用される。

本発明は、ロボットに関し、より具体的には、自律カバレッジロボットおよび関連するナビゲーションシステムに関する。

自律ロボットは、人間が連続的な誘導を行わずに、構造化されていない環境において所望のタスクを行うことができるロボットである。多くの種類のロボットは、ある程度まで自律的である。他のロボットは、異なる方法で自律させることができる。自律カバレッジロボットは、１つ以上のタスクを行うように人間が連続的な誘導を行わずに、作業面を横断する。家庭、オフィス、および／または消費者志向のロボット学の分野では、掃除機での掃除、床掃除、パトロール、芝刈りのような家庭内の役割、および他の当該のタスクを行うモバイルロボットが広く用いられている。

一側面では、自律カバレッジロボットは、前方駆動方向を定める台座と、台座によって担持された制御器と、台座によって担持された無指向性受信器と、台座の前方部分に配置され、駆動方向から台座の前方部分へのエミッションの入射に対応する指向性受信器とを含む。指向性受信器は、駆動方向と略整列された第１および第２の開口部を画定する取り付けレセプタクルと、レセプタクル内に収容され、第１および第２の開口部を介してそれぞれ受信したエミッションに対応するようにそれぞれ配置された第１および第２の構成要素受信器とを含む。構成要素受信器は、それぞれが、エミッションに応えてそれぞれの信号を発生するように構成される。制御器は、構成要素受信器によって発生された信号に基づいて、駆動方向に関するエミッションの方向を判断するように構成される。

指向性受信器は、台座の前部分上へ組み込まれ、取り付けレセプタクル内に収容される。取り付け構造は、ドッキングおよび室内全体にわたるナビゲーションに使用される指向性受信器を固定および支持する。指向性受信器は、遠くから重複信号のピークを検出できるという意味では高指向性である２つの検出器と、それらのピークを使用したビームのソースに関わるサーボとを含む。一実施例では、指向性受信器の第１および第２の構成要素受信器は、それらの間に約１〜１５°の角度を成すように配置される。加えて、第１および第２の構成要素受信器は、ロボットから約３〜５メートルの位置で焦点が合うように、またはそれぞれの有界領域内のあらゆる位置で視準が合わせられる。

制御器は、無指向性受信器によってエミッションを検出するようにロボットを動かし、検出に応えて、指向性受信器の構成要素受信器によって発生された信号に基づいて、台座を配向して、ロボット駆動方向と判断されたエミッションの方向とを整列する。制御器は、指向性受信器によるエミッションの検出に応えて、指向性受信器の構成要素受信器によって発生された信号に基づいて、台座を配向して、ロボット駆動方向と判断されたエミッションの方向とを整列する。受信器は、赤外光の伝送を受信するように構成することが可能である。

一実施例では、無指向性受信器は、上部部分を有し、内部空洞、円錐、およびエミッション受信器を画定するハウジングを含む。この上部部分によって、内部空洞にエミッションを伝送することができる。円錐リフレクタは、ハウジングの上部部分へのエミッションを空洞へ反射するように、空洞の上面に配置される。エミッション受信器は、円錐リフレクタの下の空洞内に配置される。

一実施例では、ロボットは、台座によって担持される床清掃アセンブリと、台座によって担持され、清掃アセンブリによって床から除去された細片を回収するように配置された清掃ビンと、ビンセンサとを含む。ビンセンサは、清掃ビンが充填閾値に達したことを示し、制御器にドッキングシーケンスを開始させる信号を発生するように構成される。

別の側面では、有界領域のための自律モバイルロボットシステムは、ナビゲーションビーコンと、自律カバレッジロボットとを含む。ナビゲーションビーコンは、第１の有界領域と、隣接する第２の有界領域との間のゲートウェイ内に配置された状態で、ゲートウェイマーキングエミッションを伝送するように配置されたゲートウェイビーコンエミッタを有する。自律カバレッジロボットは、ビーコンエミッションに対応するビーコンエミッションセンサと、ゲートウェイマーキングエミッションの検出に応えてロボットが方向を変える清掃モードで、ロボットを第１の有界領域周辺を動かすように構成された駆動システムとを含む。駆動システムは、ロボットを、ゲートウェイを通って、マイグレーションモードで第２の有界領域へと動かすようにも構成される。

ビーコンは、ゲートウェイマーキングエミッションのための赤外線信号を放射するか、または他のタイプの信号を放射するように構成することが可能であり、この信号は、隣接する部屋に「流れ込まない」ように、また、現在の部屋またはロボットがどの部屋に位置するのかを一意的に識別するように、壁によって容易に遮断される。

一実施例では、ロボットは、清掃モードでのゲートウェイマーキングエミッションの検出に応えてロボットが方向を変えたときに、第１の有界領域内に残る。ゲートウェイマーキングエミッションは、赤外光とすることが可能であり、ビーコンエミッションセンサは、赤外光の伝送を検出するように構成される。

別の実施例では、駆動システムは、所定の時間間隔の間、ロボットを清掃モードで第１の有界領域周辺を動かし、時間間隔の終了時に自動的にマイグレーションモードを開始するように構成される。駆動システムは、マイグレーションモードにおいて、ロボットを、ゲートウェイエミッションと交差して動かすように構成される。

さらに別の実施例では、駆動システムは、ゲートウェイマーキングエミッションの接触が所定の回数検出されるまで、ロボットを清掃モードで第１の有界領域周辺を動かし、次いで自動的にマイグレーションモードを開始するように構成される。１つの部屋または選択的な部屋内のカバレッジロボットのドウェル時間は、タイマまたはスケジュール、特定のビーコンの近接ビームとの衝突または相互干渉の回数、ほこりまたは細片の特徴または数、バッテリの残量、およびメンテナンスまたはリモートコントロールのオーバーライドによっても設定することができる。

一実施例では、ロボットは、ロボットが動かされたときに床から細片を除去する、床清掃システムを含む。

いくつかの実施例では、ロボットは、ビーコンに信号を送って、マイグレーションモードのゲートウェイエミッションの伝送を中断させるトランスミッタを含む。

別の実施例では、ナビゲーションビーコンは、ゲートウェイ内に配置された状態で、方向付けられたベクタリングエミッションを第１の有界領域に伝送するように配置された、ベクタリングビーコンエミッタを含む。ロボット駆動システムは、マイグレーションモードにおいてベクタリングエミッションに遭遇したときに、ロボットをビーコンの方へ導くように構成される。ナビゲーションビーコンは、方向付けられたベクタリングエミッション（赤外光とすることが可能）を、約４５〜９０°のクロスゲートウェイ方向に隣接する角度で伝送する。マイグレーションモード中に、ロボットは、方向付けられたベクタリングエミッションの検出に応えて、ナビゲーションビーコンの位置を識別し、方向付けられたベクタリングエミッションによって画定されたエミッション経路に関して、ロボットによって定められた駆動方向を整列する。ロボットは、ゲートウェイに到達および横断するように、エミッション経路に沿って前進する。ナビゲーションビーコンは、近接エミッションをビーコン周辺に横方向に伝送することも可能であり、ロボットは、近接エミッション内の清掃およびマイグレーションを回避する。

いくつかの実施例では、ロボットは、清掃モード中に方向付けられたベクタリングエミッションを停止させ、マイグレーション中に方向付けられたベクタリングエミッションを作動させるように、ナビゲーションビーコンと無線で通信する。他の実施例では、ロボットは、マイグレーションモードを開始したときに、ナビゲーションビーコンの方向付けられたベクタリングエミッションを遠隔で作動させ、ゲートウェイエミッションを停止させる。さらに、ロボットは、マイグレーションモードを終了したときに、ナビゲーションビーコンの方向付けられたベクタリングエミッションを遠隔で停止させ、ゲートウェイエミッションを作動させる。ロボットは、無線周波数通信によって、ナビゲーションビーコンのエミッションを作動および停止させる。ナビゲーションビーコンは、スケジュール情報をロボットに通信するように構成することも可能である。

システムは、有界領域のうちの１つに位置するベースステーションを含むことも可能である。ベースステーションは、ロボットを適切にドッキングさせることが可能なドッキング方向を定めるベースと、ベース内に収容されたロボットの充電器とを含む。無指向性ビームエミッタは、ベース上に載置し、近接ビームをドッキングステーションの周囲に横方向に投射するように構成することが可能である。２つのナビゲーション用のフィールドエミッタは、ベース内に収容され、それぞれが、横方向に有界の重複する信号ビームのフィールドエミッションを放射するように構成される。放射フィールドのうちの１つは、ドッキング方向と整列され、他のフィールドと重なり合った横方向のフィールドエッジを画定する。ベースステーションの２つのナビゲーション用のフィールドエミッタは、それらの間に約４５〜９０°の角度を成すように配置される。ベースステーションの２つのナビゲーション用のフィールドエミッタのエミッションのフィールドは、赤外光とすることが可能である。

別の側面では、有界領域間で自律カバレッジロボットをナビゲートする方法は、ナビゲーションビーコンを、隣接する第１および第２の有界領域間のゲートウェイ内に配置するステップを含む。ビーコンは、ゲートウェイと交差してゲートウェイマーキングエミッションを伝送するように構成される。いくつかの実施例では、ナビゲーションビーコンは、近接エミッションをビーコン周辺に横方向に伝送することも可能であり、ロボットは、近接エミッション内の清掃およびマイグレーションを回避する。方法は、第１の有界領域内にカバレッジロボットを配置するステップも含む。ロボットは、清掃モードで第１の有界領域を自律的に横断し、ゲートウェイ内でゲートウェイマーキングエミッションに遭遇したときには、第１の有界領域内に残り、それによって第２の領域へのロボットのマイグレーションを回避する。第１の領域内で清掃モードが終了したときに、ロボットは、自律的にマイグレーションモードを開始して、ゲートウェイを介して移動し、ビーコンを通過して、第２の有界領域に入る。

いくつかの実施例では、ロボットは、マイグレーションモードを開始したときに、ナビゲーションビーコンのゲートウェイマーキングエミッションを遠隔で停止させ、マイグレーションモードを終了したときに、ゲートウェイマーキングエミッションを作動させる。ゲートウェイマーキングエミッションは、赤外光とすることが可能である。他の実施例では、ロボットは、マイグレーションモード中には、ゲートウェイエミッションに応答しない。

一実施例では、第２の領域内でマイグレーションモードが終了したときに、ロボットは、第２の有界領域内で自律的に清掃モードを開始する。

一実施例では、ナビゲーションビーコンは、ゲートウェイ内に配置されたビーコンによって、方向付けられたベクタリングエミッションを第１の有界領域に伝送するように構成される。ロボットは、マイグレーションモードでベクタリングエミッションを検出したときに、ビーコンの方へ駆動される。マイグレーションモードで方向付けられたベクタリングエミッションを検出するステップは、ロボットが、ロボットの駆動方向に整列されたロボット上の指向性受信器によって、方向付けられたベクタリングエミッションを検出するステップと、ロボットが、ロボットの駆動方向と方向付けられたベクタリングエミッションによって画定された経路とを整列するステップとを含む。ロボットは、ロボット上の指向性受信器によって方向付けられたベクタリングエミッションを検出するように動かされる前に、ロボット上の無指向性受信器によって方向付けられたベクタリングエミッションを検出することも可能である。ロボットは、エミッション経路に沿ってビーコンの方へ移動し、ビーコンによって放射されたビーコン周辺部を検出し、また、ビーム周辺部に沿って、ゲートウェイを介して第２の領域に入るように移動することによって、ビーコンを通過する。

別の側面では、有界領域間で自律カバレッジロボットをナビゲートする方法は、ナビゲーションビーコンを、隣接する第１および第２の有界領域間のゲートウェイ内に配置するステップを含む。ビーコンは、方向付けられたエミッションを第１の有界領域に伝送し、ゲートウェイエミッションをクロスゲートウェイ方向に伝送するように構成される。方法は、第１の有界領域内にカバレッジロボットを配置するステップも含む。ロボットは、清掃モードで第１の有界領域を自律的に横断し、ゲートウェイ内でゲートウェイエミッションに遭遇したときには、ロボットは、第１の有界領域内に残り、それによって第２の領域へのロボットのマイグレーションを回避する。第１の領域内で清掃モードが終了したときに、ロボットは、自律的にマイグレーションモードを開始して、方向付けられたエミッションを検出することによって、ゲートウェイを介して第２の有界領域に移動し、方向付けられたエミッションに応えて、ゲートウェイを介してビーコンを通過して第２の領域に入る。

ナビゲーションビーコンは、クロスゲートウェイの方向を定める、ゲートウェイ内に配置可能なベースを含む。ゲートウェイビームエミッタは、ベース内に収容され、クロスゲートウェイの方向内で、ビームを放射するように配置される。第１および第２の指向性ビームエミッタは、ベース内に収容され、ベースがゲートウェイ内に配置されたときに、それぞれの焦点ビームを放射するように配置される。無指向性ビームエミッタは、ベース内に配置され、近接ビームをビーコンの周囲に横方向に投射するように構成される。第１および第２の指向性焦点ビームは、約４５〜９０°の隣接するクロスゲートウェイ方向の角度を成す。

ナビゲーションビーコンの別の実施例は、ロボットによって検出されたときに、ロボットが衝突しないように、「仮想壁」の線に沿ったビームと、円形近接ビーム（および／またはＲＦゾーン）とを放射するビームエミッタを含む。第１のビームエミッタは、ゲートウェイと交差してビームを放射するようにゲートウェイ内に配置することが可能である。第２のビームエミッタは、第１の部屋への角度を付けたビームを放射するようにゲートウェイ内に配置し、第１の部屋を示すように変調することが可能である。第３のビームエミッタは、第２の隣接する部屋への角度を付けたビームを放射するようにゲートウェイ内に配置し、第２の部屋を示すように変調することが可能である。

ナビゲーションビーコンは、仮想的で一時的な閉じ込め壁またはゲートウェイとして作用することもでき、ロボットは、例えば所定数の仮想ゲートウェイの相互干渉または時間幅の間、仮想ゲートウェイ内に留まり、次いで仮想ゲートウェイと交差し、その時間または入射をリセットして、仮想ゲートウェイによって部分的に、または完全に画定することが可能な、次の「部屋」内で一時停止する。

複数のビーコンを用いて、それぞれの有界領域の境界を画定することが可能である。方向付けられたベクタリングおよびゲートウェイエミッションは、赤外光とすることが可能である。それぞれの伝送エミッションは、一定期間のランダムオフセットの時分割多重によって区別される。それぞれのビーコンは、個別（例、左右のビーム）に符号化され、ディップスイッチまたはビーコン上に位置する他の当該のデバイスによって設定することができる。ビーコンの符号化は、ロボットが、連続するビーコンか、または同じく符号化された２つのビーコンに遭遇したときに、ロボットによって（例えば、ロボットによって発行されたＲＦコマンドによって）設定または変更することができる。ビーコンは、仮想壁または敷居マーカ（または両方）に設定することが可能である。ロボットがそれぞれのビーコンに遭遇するとき、ロボットは、ビーコンをカウントし、ビーコンの変調によってそれらを識別する。最初に遭遇したものが第１番であり、ベースに最も近いものとされる。二番目のものが第２番であり、さらに遠くにあるものとされる。三番目のものが第３番であり、さらに遠くにあるものとされる。ビーコンの左右のサイドビームまたは方向付けられたビームは、個別に符合化される。その結果、ロボットは、どちら側がよりベースに近いと考えられるかを記録することができる。ロボットがベースに戻る状態にあるときには（例、タイムアウト、バッテリの消耗、ビンが充填、スケジュールの終了、メンテナンスが必要、一般的なイベントの発生、または他の状況による）、ロボットは、離れた側のビームによって最も小さい番号のビーコンを探して、その方向へ向かう。ビームの方向性によっても、ロボットは、適切にビーコンを過ぎて動かすことができる。例えば、ベースステーションから離れるときに、ロボットは、ロボットの左側のいずれか一方または両方で、ビーコンの方向付けられたビームＡおよび方向付けられたビームＢを逐次的に通過する。ベースステーションに戻るには、ロボットは、ビーコンの方向付けられたビームＢを検出するまで、待機／捜索／清掃を行う。ロボットは、次いで、ビーコンの近接ビームを検出するまで、ビームＢに追従することによってビーコンに接近する。ロボットは、左折して、ロボットがビームＡを検出するまで、捜索／清掃しながら、近接ビームのエッジに沿って湾曲した経路内を進む。ロボットは、ビーコンから離れてビームＡに追従し、次いでベースステーションを捜索／清掃する。これは、部屋を識別する左右のビーコンの方向性を使用した、ナビゲート方法の一例に過ぎない。

いくつかの実施例では、第２の領域内でマイグレーションモードが終了したときに、ロボットは、自律的にドッキングモードを開始して、第２の領域内のステーションの方へ動かされる。ベースステーションは、ロボットを適切にドッキングさせることが可能なドッキング方向を定めるベースと、ベース内に収容されたロボットの充電器と、ベース上に載置され、近接ビームをベースステーションの周囲に横方向に投射するように構成された、無指向性ビームエミッタと、ベース内に収容され、それぞれが、横方向に有界で重なり合った信号ビームのフィールドエミッションを放射するように構成された２つのナビゲーション用のフィールドエミッタとを含む。放射フィールドのうちの１つは、ドッキング方向と整列され、他のフィールドと重なり合った横方向のフィールドエッジを画定する。ロボットは、ステーションにドッキングするまで、ドッキング方向と整列された、重複フィールドの横方向のフィールドエッジに沿って検出および前進することによって、ベースステーションの方へ動かされる。２つのナビゲーション用のフィールドエミッタ（赤外線エミッタとすることが可能）は、それらの間に約４５〜９０°の角度を成すように配置される。ロボットは、ロボット上の無指向性受信器によって、ベースステーションのエミッションを検出し、少なくとも１つのフィールドエミッションの外側横方向のフィールドエッジを検出するように動かされる。ロボットは、１つのフィールドエミッションの外側横方向のフィールドエッジに沿って、重複フィールドの整列された横方向のフィールドエッジへ前進する。整列された横方向のフィールドエッジを検出したときに、ロボットは、ステーションにドッキングするまで、整列された横方向のフィールドエッジに沿って前進する。

図１Ａは、自律カバレッジロボットの一実施例を示す斜視図である。 図１Ｂは、自律カバレッジロボットの分解図である。 図１Ｃは、自律カバレッジロボットのバンパーの分解図である。 図２は、自律カバレッジロボットのバンパー上の無指向性受信器および指向性受信器の位置を示す図である。 図３は、指向性受信器の斜視図である。 図４は、指向性受信器の正面図である。 図５は、指向性受信器の分解図である。 図６は、無指向性受信器の切断図である。 図７は、無指向性受信器の側面図である。 図８は、無指向性受信器の斜視図である。 図９は、自律カバレッジロボットの下部部分の斜視図である。 図１０は、例示的なナビゲーションビーコンの分解図である。 図１１は、例示的なビーコンエミッタアセンブリの斜視図および正面図である。 図１２は、例示的なビーコンエミッタアセンブリの斜視図および正面図である。 図１３は、自律モバイルロボットナビゲーションシステムとともに使用することが可能な、簡略化したナビゲーションビーコンの一実施例を示す図である。 図１４は、自律モバイルロボットシステム内に含めることが可能な、例示的なベースステーションの種々の図である。 図１５は、自律モバイルロボットシステム内に含めることが可能な、例示的なベースステーションの種々の図である。 図１６は、自律モバイルロボットシステム内に含めることが可能な、例示的なベースステーションの種々の図である。 図１７は、自律モバイルロボットシステム内に含めることが可能な、例示的なベースステーションの種々の図である。 図１８は、ベースステーション内で使用される例示的なエミッタアセンブリの斜視図である。 図１９は、ベースステーション内で使用される例示的なエミッタアセンブリの上面図である。 図２０は、ベースステーション内で使用される例示的なエミッタアセンブリの背面図である。 図２１は、ベースステーション内で使用される例示的なエミッタアセンブリの側面図である。 図２２は、自律カバレッジロボットの代表的な電子部品構造のブロック図である。 図２３Ａは、ベースステーションを追加してナビゲーションビーコンを使用して、有界領域間で自律カバレッジロボットをナビゲートする方法を適用した第１の実施例を示す図である。 図２３Ｂは、同時に２つ以上のビームに遭遇する第２の実施例を示す図である。 図２４Ａは、自律カバレッジロボットをナビゲートするためのソフトウェアアーキテクチャを示すブロック図である。 図２４Ｂは、自律カバレッジロボットをナビゲートするためのソフトウェアアーキテクチャを示すブロック図である。 図２５Ａは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図２５Ｂは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図２５Ｃは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図２６は、ロボットのビーム整列行動の概略図である。 図２７は、ロボットの方向付けられたビームホーミング行動の概略図である。 図２８は、ロボットのフィールド整列行動の概略図である。 図２９は、ロボットのフィールド追従行動の概略図である。 図３０は、ロボットのビーコン離脱行動の概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３１Ａ〜図３１Ｈは、ナビゲーションビーコンを使用して、ある領域から別の領域に移動するロボットの概略図である。 図３２Ａ〜図３２Ｅは、ベースステーションとドッキングするロボットの概略図である。 図３２Ａ〜図３２Ｅは、ベースステーションとドッキングするロボットの概略図である。 図３２Ａ〜図３２Ｅは、ベースステーションとドッキングするロボットの概略図である。 図３２Ａ〜図３２Ｅは、ベースステーションとドッキングするロボットの概略図である。 図３２Ａ〜図３２Ｅは、ベースステーションとドッキングするロボットの概略図である。

種々の図面における同じ参照符号は、同じ要素を示す。

図１Ａおよび１Ｂは、自律カバレッジロボット１００の上部部分斜視図および分解図である。ロボット１００は、台座１０２と、制御器１０３と、無指向性受信器１０４と、指向性受信器１０６とを有する。台座１０２は、前方駆動方向を有し、制御器１０３と、バンパー１０７上の受信器１０４および１０６とを担持する。受信器１０４および１０６は、制御器１０３へナビゲーション情報を提供する。受信器１０４および１０６からの入力を使用することで、制御器１０３は、ロボット１００によって実行されるべきコマンドを発生させる。その結果、ロボット１００は、自律形態で床清掃を行うことができる。

図２は、ロボット１００のバンパー１０７上の無指向性受信器１０４および指向性受信器１０６の位置を示す図である。バンパー１０７は、図１Ｃに示されるように、ロボット１００がその周囲をナビゲートするときに補助されるように、他のセンサを有することも可能である。近接センサ１０７２を使用して、障害物がロボット１００の近くにあることを判断することが可能である。接触センサ１０７４を使用して、ロボット１００が物体に物理的に遭遇したことを判断することが可能である。クリフセンサ１０７６を使用して、ロボット１００が、一連の階段に遭遇したときのような、床のエッジに遭遇したことを検出することが可能である。

無指向性センサ１０４を使用して、ロボット１００がナビゲーションビーコン近傍にあることを検出することが可能である。例えば、無指向性センサ１０４は、エミッションの強度を示す信号を制御システムに中継することが可能であり、信号が強いほどナビゲーションビーコン近傍にあることを示す。

近接センサ１０７２を使用して、障害物が近くにあることを検出することが可能である。近接センサ１０７２は、例えば、物体がロボット１００の所与の範囲内にあるときに信号を提供する、赤外線または超音波センサとすることが可能である。

接触子またはバンプセンサ１０７４を使用して、ロボット１００が障害物に物理的に遭遇したかどうかを検出することが可能である。このようなセンサ１０７４は、ロボット１００内の静電容量または物理的移動のような物理的特性を使用して、ロボットが障害物に遭遇したことを判断することが可能である。

クリフセンサ１０７４はロボット１００が、一連の階段に遭遇したときのような、床のエッジに遭遇したことを検出することが可能である。ロボット１００は、エッジが検出されたときに、ロボットの移動方向の変更などのアクションを取らせる行動を有することが可能である。

いくつかの実施例では、クリフセンサ１０７４を取り付け装置内に組み込むことが可能であり、この装置は、センサを固定および保護し、取り付け装置の底部に組み込まれたウィンドウの方をセンサが指すように配置する。このセンサとともに、取り付け装置およびウィンドウでクリフセンサユニットを構成する。バンパー内には、例えば４つのクリフセンサユニットを組み込むことが可能である。

クリフセンサの信頼性は、塵埃の蓄積を減じることによって高めることが可能である。いくつかの実施例では、ウィンドウは、取り付け装置の底部に組み込むことが可能であり、この装置は、帯電防止材料のような塵埃の堆積を防ぐ材料で構成された傾斜成形体内に載置された遮蔽体を含む。この遮蔽体構成要素および成形体は、互いに溶接することが可能である。塵埃およびほこりの蓄積をさらに減らし易くするために、遮蔽体を傾斜面に載置して、ほこりをさらに容易に滑り落とせるようにすることが可能である。

いくつかの実施例では、２次クリフセンサを既存のクリフセンサの背後に提供して、キャスタホイール上のホイール落下センサが故障した場合に、床のエッジを検出することができる。

制御器１０３は、方向設定および速度設定に基づいて、ロボット１００を推進するように構成することが可能である。近接および接触子センサから受信した信号は、制御システムによって使用され、障害物に対処するコマンドを発行することが可能である。近接および接触子センサからの信号によって、制御システムは、ロボット１００の命令された速度または方向を変更することが可能である。例えば、近接する壁に起因する近接センサからの信号によって、制御システムに減速させるコマンドを発行させることが可能である。別の場合では、椅子との接触に起因する接触子センサからの衝突信号によって、制御システムに方向を変更させるコマンドを発行させることが可能である。他の場合では、ロボットの速度設定は、接触センサに応えて下げることができない場合がある、および／またはロボットの方向設定は、近接センサに応えて変更することができない場合があるが、代わりに、２つのセンサを単独で動作させることが可能である。

制御器１０３は、ロボットの速度設定を調整するように構成された第１の独立行動ルーチンと、ロボットの方向設定を変更するように構成された第２の独立行動ルーチンとを含むことが可能であり、第１および第２の独立行動ルーチンは、並行して互いに独立に実行するように構成される。第１の独立行動ルーチンは、近接センサをポーリングするように構成することが可能であり、第２の独立行動ルーチンは、動的バンプセンサをポーリングするように構成することが可能である。

図３〜５は、指向性受信器１０４の斜視図、正面図、および分解図である。指向性受信器１０４は、台座１０２の正面に配置される。エミッションは、駆動方向に沿って、指向性受信器１０４によって受信することが可能であり、この受信器は、対応する信号を発生して制御器１０３に送信する。指向性受信器１０４は、台座１０２の駆動方向と整列された第１の開口部１１０および第２の開口部１１２を備えた、取り付けレセプタクル１０８を含む。開口部１１０および１１２は、第１の構成要素受信器１１４および第２の構成要素受信器１１６を伴う。

構成要素受信器１１４および１１６は、駆動方向に沿って生じて指向性受信器１０４に向けられたエミッションが、開口部１１０および１１２を通って、それぞれの構成要素受信器１１４および１１６に向けられるように、開口部１１０および１１２に相対的に配置される。構成要素受信器１１４および１１６に向けられたエミッションによって、対応する信号が発生し、この信号は、制御器１０３によって使用されて、ロボットの駆動方向に対するエミッションの方向を判断する。カバー１１７は、取り付けレセプタクル１０８の上部部分に取り付けられ、エミッションが駆動方向に沿って構成要素受信器１１４および１１６に向けられないようにする。いくつかの実施例では、ロックタブ１１９または他の固定方法を使用して、カバー１１７を取り付けレセプタクル１０８に固定することが可能である。

いくつかの実施例では、指向性受信器１０４の構成要素受信器１１４および１１６は、実質的に約１０％〜３０％の重なり合いでホーミングビームを検出することができる。一実施例では、第１および第２の構成要素受信器１１４および１１６は、それらに方形に向けられたエミッションが、１〜１５°の角度を成すように配置することが可能である。別の実施例では、第１および第２の構成要素受信器１１４および１１６は、それらと整列されたエミッションが、ロボットの前方３〜５メートルで交差するように整列することが可能である。一実施例では、それぞれの構成要素受信器１１４および１１６は、指向性受信器１０４の法線方向から約１４°の清掃中心で、約２８〜３３°の広がり角、および他の構成要素受信器１１４および１１６と約１０°重なり合った清掃範囲でエミッションを受信する。

ある場合では、制御器１０３は、ロボット１００を動かして、無指向性受信器１０４によるエミッションを検出することが可能である。エミッションの方向は、構成要素受信器１１４および１１６を使用して判断することが可能である。制御器１０３は、検出に応えて、台座１０２を配向して、ロボット駆動方向と判断されたエミッション方向とを整列することが可能である。

他の場合では、制御器１０３は、台座１０２を配向して、指向性受信器１０６によって検出されたエミッションに応えて構成要素受信器１１４および１１６が発生した信号に基づいて、ロボットの駆動方向と判断されたエミッション方向とを整列することが可能である。

図６〜８は、無指向性受信器１０４の斜視図、側面図、および切断図である。無指向性受信器１０４は、ハウジング１１８と、円錐リフレクタ１２０と、エミッション受信器１２２とを含むことが可能である。ハウジング１１８は、上部部分１２４および内部空洞１２６を有する。上部部分１２４によって、内部空洞１２６にエミッションを伝送することができる。円錐リフレクタ１２０は、ハウジング１１８の上部部分１２４から内部空洞１２６に向けられたエミッションを反射するように空洞１２６の上面に位置する。エミッション受信器１２２は、内部空洞１２６内の円錐リフレクタ１２０の下に位置する。

いくつかの実施例では、受信器１１４、１１６、および１２２は、赤外光（ＩＲ）の伝送を受信するように構成することが可能である。そのような場合、ガイド１２８（例、ライトパイプ）は、円錐リフレクタ１２０で反射したエミッションを誘導し、それらをエミッション受信器１２２に向けることが可能である。

図９は、自律カバレッジロボット１００の下部部分の斜視図である。駆動システム１３０は、台座１０２を支持する、第１の駆動ホイール１３２と、第２の駆動ホイール１３４とを含む。キャスタ１３６は、台座１０２に更なる支持を提供することが可能である。モータは、ロボット１００を推進するように、駆動ホイールに機械的に連結することが可能であり、前進、後進、および旋回機能を提供する。

ロボット１００は、その周辺を動かされたときに床からほこりおよび細片を除去する、床清掃システムを有することが可能である。床清掃システムは、床清掃アセンブリ１４０と、清掃ビン１４２と、ビンセンサ（図示せず）を含むことが可能である。床清掃アセンブリ１４０および１４６、および清掃ビン１４２は、台座１０２によって担持することが可能である。清掃ビン１４２は、清掃アセンブリ１４０によって清掃されている床から除去された細片を回収するように配置することが可能である。ビンセンサは、清掃ビンが閾値まで満たされたかどうかを示す信号を発生するように構成することが可能である。閾値に到達したときに、制御器１０３は、ベースステーションとのドッキングシーケンス（下述する）を開始することが可能である。清掃ビン１４２は、その内容物を手動で空にするか、または、いくつかの実施例では、ロボット１００は、ドッキングしたときに清掃ビン１４２を自動的に空にすることが可能である。

ロボット１００を構成する他の要素にフレームワークを提供することに加えて、台座１０２は、台座１０２上の他の全ての位置よりも高位にあるリッジをその正面に有することが可能である。このようなリッジは、ソファーのような高所の障害物に遭遇した場合にロボット１００を停止させて、その下にはまり込まないようにすることが可能である。ロボット１００がはまり込んだときに、ロボット自体をより容易に解放できるように、制御器１０３は、通常、駆動システム１３０に命令して、最大トルク未満（例えば容量の５０％）で動作させることが可能である。ロボット１００がはまり込んだことは、例えば駆動モータへの電流が増加したことによって検出され、その場合、制御器１０３は、トルクを増加させてロボット１００を解放させることが可能である。

反はまり込みシステムの別の実施例は、潜在的にはまり込む障害物によってロボット１００がどの程度押下げられたかを測定するように、電位差計を有するばね懸架式ホイールシステムを含む。別の実施例は、ロボット１００の下面に配置された赤外線センサを含み、この赤外線センサを使用して、ロボット１００が押下げられた距離を測定する。

図１０は、例示的なナビゲーションビーコン１５０の分解図である。ナビゲーションビーコン１５０は、既存の壁または他の障害物とともに使用して、有界領域を作成することが可能である。領域の有界化は、例えば、ロボットが領域への出入りを制限するように行うことが可能である。ナビゲーションビーコン１５０は、上述のロボット１００とともに、自律モバイルロボットシステムの一実施例を形成する。

ナビゲーションビーコン１５０は、ビーコンエミッタアセンブリ１５２を有し、このアセンブリは、ゲートウェイビーコンエミッタ１５４と、無指向性エミッタ１６０とを含む。ゲートウェイビーコンエミッタ１５４は、ゲートウェイマーキングエミッションを伝送するように配置することが可能である。例えば、ビーコン１５０は、ゲートウェイ内に位置させることが可能であり、このゲートウェイは、第１および第２の隣接する領域を分離し、ゲートウェイマーキングエミッションを放射して境界を形成する。ロボット１００上の無指向性受信器１０４および指向性受信器１０６は、ゲートウェイマーキングエミッションを検出し、それによって、ビーコンエミッションセンサとして機能することが可能である。例えば、ビーコン１５０およびロボット１００は、赤外光（ＩＲ）エミッタおよびセンサを使用して、ゲートウェイマーキングエミッションを作成および検出することが可能である。

一実施例では、ロボット１００は、パケット無線ネットワークを通じて伝送されたコマンドによって、ナビゲーションビームの状態を制御する。ビーコンがこのネットワーク上で反応するアドレスは、ロボットアドレスと、ノードアドレスとの組み合わせである。ビーコン１５０内にバッテリを組み込んだ後に、ビーコン１５０は、任意のロボットとの接触を定期的に試みて、そのエミッタをウェークアップさせて動作させるべきであるかどうかを確認する。ロボット１００は、そのネットワークへの接続の誘引、および使用する一時アドレスを含む無線パケットを伝送することによって反応することが可能である。一時アドレスによって動作する間、ビーコン１５０は、結合されていない、すなわちその無線アドレスが一時的なものであることを示す赤外線符号を、エミッタ１５４からフェンスビームで、また、無指向性エミッタ１６０からフォースフィールドビームで伝送する。ロボット１００は、結合符号を有するビームを認知すると、最近割り当てられた一時アドレスごとに無線パケットを繰り返し伝送して、ウィンクと呼ばれるビームで新たな符号を送信する。ロボット１００がウィンク符号を認知した場合、ロボットは、以降使用すべき新たなノードアドレスを含む無線パケットと、そのアドレスの使用が有向である時間数を示す時間とを伝送する。ロボット１００にうまく結合することで、ビーコン１５０は、以降、ロボット１００が存在するときにだけウェークアップする。赤外光信号を使用した無線通信の確認技術は、ビーコン１５０と同じ床に存在しないロボット１００が、恒久的に制御されないようにデザインされる。

駆動システム１３０は、清掃モード中に、ロボット１００を第１の領域周辺を動かすように構成することが可能である。清掃モードでは、ロボット１００は、ゲートウェイマーキングエミッションの検出に応えて方向を変えることが可能である。加えて、駆動システム１３０は、マイグレーションモード中に、ロボット１００を、ゲートウェイを介して、第２の有界領域へと動かすことも可能である。

清掃モード中は、ロボット１００は、ゲートウェイマーキングエミッションを検出したときに、その駆動方向を変更することによって第１の有界領域内に残ることが可能である。したがって、ゲートウェイマーキングエミッションは、ロボット１００が第１の有界領域から出ないようにすることが可能な、仮想バリアとして作用する。

いくつかの場合では、駆動システム１３０は、予め設定された時間間隔の間、ロボット１００を、清掃モードで第１の有界領域周辺を動かすように構成することが可能である。予め設定された時間間隔が経過したときに、駆動システム１３０を自動的にマイグレーションモードにすることが可能である。マイグレーションモード中に、駆動システム１３０は、ロボット１００をゲートウェイエミッションと交差して動かすように構成することが可能である。他の場合では、駆動システムは、予め設定された回数ゲートウェイマーキングエミッションに遭遇するまで、ロボットを清掃モードで第１の有界領域周辺を動かすように構成することが可能である。ゲートウェイマーキングエミッションと予め設定された回数遭遇したときに、マイグレーションモードを自動的に開始することが可能である。

ロボット１００は、ビーコン１５０と通信するためのトランスミッタを含むことが可能である。トランスミッタを使用して、ビーコン１５０に信号を送って、マイグレーションモードでのゲートウェイエミッションの伝送を停止または一時停止することが可能である。必要なときにだけビーコン１５０に信号を送って種々のエミッタをオンにすることによって、システムは節電機能を実装することが可能である。このような機能は、ビーコン１５０におけるバッテリ寿命を延ばす役目をすることが可能である。

図１１および１２は、ビーコンエミッタアセンブリ１５２の斜視図および正面図である。ビーコンエミッタアセンブリ１５２は、第１の方向付けられたベクタリングビーコンエミッタ１５６と、第２の方向付けられたベクタリングビーコンエミッタ１５８とを含む。方向付けられたベクタリングビームエミッタを使用して、ナビゲーションルートの画定に使用することが可能な特性エッジおよび拡散パターンを有する、エミッションフィールドを作成することが可能である。ナビゲーションビーコン１５０は、方向付けられたベクタリングエミッションを第１の有界領域に伝送するように配置されたベクタリングビーコンエミッタ１５６を有する、２つの有界領域間のゲートウェイ内に位置させることが可能である。方向付けられたベクタリングエミッションとゲートウェイとの間の角度は、例えば約４５〜９０°とすることが可能である。いくつかの場合では、方向付けられたベクタリングエミッションは、赤外光で構成することが可能である。

マイグレーションモード中は、駆動システム１３０は、ロボット１００が、ベクタリングビーコンエミッタ１５６から放射された方向付けられたベクタリングエミッションに遭遇したときに、ロボット１００をビーコン１５０の方へ誘導するように構成することが可能である。ロボット１００は、次いで、指向性受信器１０６に対する方向付けられたベクタリングエミッションの検出方向に基づいて、ビーコン１５０の位置を判断することが可能である。ロボット１００は、位置を判断すると、検出されたベクタリングエミッションに対する駆動方向にそれ自体を整列することが可能である。例えば、ロボット１００は、検出されたベクタリングエミッションの経路に沿って前進して、ビーコン１５０が位置するゲートウェイに到達し、これを横断することが可能である。

ロボット１００は、ビーコンエミッションを遠隔で作動および停止させることができる。例えば、ロボット１００は、無線周波数（ＲＦ）通信のような無線通信を使用して、作動および停止信号を渡すことが可能である。ロボット１００は、マイグレーションモードを開始したときに、ビーコン１５０の方向付けられたベクタリングエミッションを遠隔で作動させて、ゲートウェイエミッションを停止させることが可能である。ロボット１００は、マイグレーションモードが終了したときに、ビーコン１５０の方向付けられたベクタリングエミッションを遠隔で停止させて、ゲートウェイエミッションを作動させることが可能である。

いくつかの場合では、ビーコン１５０は、スケジュール情報をロボット１００とやりとりするように構成することが可能である。例えば、ビーコン１５０は、ロボット１００が清掃モードに入るべき時間、マイグレーションモードに入るべき時間などを伝送することができる。スケジュール情報は、開始または終了時間および日付などの詳細を含むことが可能である。

ナビゲーションビーコン１５０は、横方向にそれ自体の周辺に近接エミッションを伝送することも可能である。ロボット１００は、近接エミッションが検出されたときにその進路を変更するような、予め構成された行動を実行することによって、近接エミッション内の清掃およびマイグレーションを回避することが可能である。近接エミッションは、ロボット１００の通過が許可されない「フォースフィールド」と考えることが可能である。

ナビゲーションビーコン１５０は、閉じ込めモードと、ナビゲーションモードと、オフモードとを選択するスイッチを有することが可能である。ナビゲーションビーコン１５０は、仮想壁のような範囲選択スイッチを有することが可能である。ナビゲーションビーコンが動作していることを、光で示すことが可能である。ナビゲーションビーコン１５０は、ロボット１００によって許可されたときか、またはそのようにする命令を受けたときにのみ、動作表示灯を点灯させることが可能である。バッテリ容量低下警告、および別個のバッテリ容量低下ランプを備えることも可能である。

消費電力を減じて、したがってバッテリ寿命を延ばすために、ナビゲーションビーコンには異なる動作モードを存在させることが可能である。ロボット１００が動作していないときには、ナビゲーションビーコン１５０は、低電力モードとすることが可能であり、このモードでは、エミッタはオフであり、ナビゲーションビーコンは、通信リンクを定期的にモニタしてウェークアップが必要かどうかを判断する。ロボット１００が動作しているときには、単一または複数のナビゲーションビーコンに信号を送信して、それらのそれぞれのエミッタをオンにすることが可能である。異なるコマンドで種々のエミッタをオンにすることが可能である。加えて、ナビゲーションビーコンは、ある経過時間の後に、低電力モードに戻ることが可能である。

ロボット１００で複数のナビゲーションビーコンが使用された場合には、それぞれのナビゲーションビーコンは、メモリ内に含まれる１６ビット（またはそれ以上）の識別番号のような、一意の識別子を有することが可能である。この識別子は、工場において、またはナビゲーションビーコン自体によって発生させることが可能である。識別子を工場内で発生させる場合は、不揮発性メモリ内のビーコン内に格納することが可能である。ロボット１００は、一意の識別子を使用して内部マップを発生させることが可能であり、このマップを使用して、一方のナビゲーションビーコンから他方へナビゲートすることによって、一方の有界領域から他方へのナビゲートに使用することが可能である。いくつかの実施例では、ナビゲーションビーコン１５０のための識別子を使用して、ロボット１００によって検出することが可能なエミッションで符号化された信号を発生させることが可能である。ナビゲーションビーコン１５０が識別番号全体を伝送できない場合、一意の符号は、ＩＤの派生物として発生させるか、または存在するナビゲーションビーコンとロボット１００との間のナビゲーションによって発生させることが可能である。

ロボットおよびナビゲーションビーコンは、ポイントツーポイントによって、またはブロードキャスト伝送によって通信することができる。ポイントツーポイントのスキームでは、ロボットは、ナビゲーションビーコンの全ての識別子を学習しなければならない。次いで、宛先ナビゲーションビーコンを示すデータフィールドを有する伝送を送信することが可能である。そのナビゲーションビーコンおよびそのナビゲーションビーコンだけが、それに応じて反応する。これは、特定のナビゲーションビーコンだけが反応し、他のナビゲーションビーコンをオフのままにするので、バッテリ寿命が延びるという利点を有する。ユーザインタラクションを使用して、ナビゲーションビーコンが分かるようにロボットをトレーニングすることが可能である。

代替的な概念では、全てのナビゲーションビーコンを有効にするコマンドを、ロボットが全てのナビゲーションビーコンにブロードキャストする。このスキームは、ユーザインタラクション無しで機能する。これらのナビゲーションビーコンおいて、バッテリの消費を増加させ、バッテリ寿命を縮める影響を軽減するために、別の技術では、ロボットの伝送電力を減じる。

図１３は、自律モバイルロボットナビゲーションシステムとともに使用することが可能な、簡略化したナビゲーションビーコン１５２の一実施例を示す図である。本実施例では、ビーコンは、ゲートウェイエミッタ１５４と無指向性エミッタ１６０とを含むビーコンエミッタアセンブリ１５２を有するが、ベクタリングエミッタを有さない。このようなビーコンを使用して領域の境界を画定することが可能であるが、必ずしもマイグレーション機能をサポートするわけではない。

図１４〜１７は、自律モバイルロボットシステム内に含めることが可能な、例示的なベースステーション１８０の種々の図である。ベースステーション１８０は、システムによって提供される有界領域内に位置させることが可能である。ベースステーション１８０は、画定されたドッキング方向を有するベース１８２と、ロボットの充電器１８４とを有する。ロボット１００は、ベース１８２にドッキングさせるドッキング方向から、ベース１８２に接近することが可能である。ロボットの充電器１８４は、ベース１８２内に収容され、適切にドッキングしたときにこれを使用してロボット１００を充電することが可能である。

ロボットの充電器１８４は、ロボット１００がベース１８２にドッキングした後に、検出回路によって起動されたときに動作を開始することが可能である。バッテリ条件を使用して、充放電モードか、プリ充電トリクルモードか、またはポスト充電トリクルモードがバッテリの充電に使用されたかどうかを管理することが可能である。

図１８〜２１は、ベースステーション１８０内で使用される例示的なエミッタアセンブリ１８６の斜視図、上面図、背面図、および側面図である。エミッタアセンブリ１８６は、無指向性ビームエミッタ１９０と２つのナビゲーション用のフィールドエミッタ１９２および１９４を保持する、下部部分ハウジング１８８を有する。

無指向性エミッタ１９０は、ハウジング１８８に載置して、上部部分ハウジング１９６の使用を通じて、近接ビームを横方向にドッキングステーション周辺に投射するように構成することが可能である。上部部分ハウジング１９６は、無指向性エミッタ１９０からのエミッションが、円形などの所望のパターンをベース１８２の外側に形成するように構成することが可能である。

ナビゲーション用フィールドエミッタ１９２および１９４は、下部部分ハウジング１８８に取り付けて、それぞれが、横方向に有界で重なり合った信号ビームのエミッションのフィールドを放射するように構成することが可能である。放射されるフィールドのうちの１つは、ドッキング方向と整列され、放射される他のフィールドと重なり合った横方向のフィールドエッジを画定することが可能である。ベースステーションの２つのナビゲーション用フィールドエミッタは、それらの重なり角が約６°とし、それぞれのエミッタの開口部の角度を２０〜３０°とすることが可能なように配置することが可能である。下部部分ハウジング１８８上の突起１９８を使用して、エミッタ１９２および１９４からのエミッションを、上述のパターンを達成するように成形することが可能である。一実施例では、ナビゲーション用フィールドエミッタ１９２は、エミッタアセンブリ１８６の法線方向から約１２°でビームを投射し、このビームは、約−５°から約３５°まで、約４０°に広がる。他のナビゲーション用のフィールドエミッタ１９４は、ＬＥＤの中間付近の境界を成すＬ型バッフルまたはマスク１９８を備え、エミッタアセンブリ１８６の法線方向から約１２°でビームを投射し、このビームは、０〜約−３５°に広がる。いくつかの実施例では、エミッションフィールドは、赤外光（ＩＲ）で構成することが可能である。そのような場合、フィールドエミッタ１９０、１９２、および１９４は、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成することが可能である。

図２２は、ロボット１００の電子部品１０１の概略図である。電子部品１０１は、無指向性受信器１０４と、指向性受信器１０６と、壁近接センサ１０７２と、バンパースイッチ１０７４とを制御するバンパーマイクロコントローラ１０７Ａと通信する、制御器１０３を含む。制御器１０３は、クリフセンサ１０７６を含む、他の全てのセンサ入力をモニタする。

図２３ＡおよびＢは、ナビゲーションビーコンを使用して、有界領域間で自律カバレッジロボットをナビゲートする方法を適用した一実施例を示す図である。本方法は、上述の実施例のロボットナビゲーションシステムのようなシステムに適用することが可能である。以下の説明は、物理的なインフラストラクチャとして開示されたナビゲーションビーコンの特定のソフトウェアアーキテクチャおよび一連のアルゴリズムに関するが、ロボット、制御、およびソフトウェアアーキテクチャの非常に類似した実施形態、および／または多数の特定のアルゴリズムは、異なる物理的なインフラストラクチャとともに使用することができる。

したがって、ロボットが目標およびナビゲーションのシーケンスを処理する様態および方法は、インフラストラクチャの実際の物理的な形態に比較的に依存しないので、このような様態および方法に関わる説明では、「ナビゲーションビーコン」は、他の物理的な種類の能動的および受動的なランドマーク（例、バーコード、逆反射タグ、天井または壁に投射される照明またはＩＲスポット、指向性ＲＦまたは可視光、および環境内で識別可能な他の特徴）を含み、「ビーム」は、他の物理的な種類の方向付けられたベクトルを含む（追従することが可能な、メモリ内で計算または保持された推定の方向ベクトル、および特に観察された物体に対する見通し線の方向を含む）。示された実施例では、壁２０１、第１のナビゲーションビーコン２０２、および第２のナビゲーションビーコン２０３（本願明細書では「ライトハウス」としても説明される）は、第１の有界領域２０４、第２の有界領域２０６、および第３の有界領域２０７（これらは、一般的に家の部屋である）を画定する。ナビゲーションビーコン２０２は、ゲートウェイ２１０（一般的に出入り口であるが、数フィート〜１０または１２フィートの開口が可能であり、また、特定の開口部無しに部屋を任意に分割する）と交差して、ゲートウェイマーキングエミッション２０８（本願明細書では「仮想ゲートウェイ」または「ゲートウェイビーム」とも記される）を伝送するように構成することが可能である。ゲートウェイマーキングエミッション２０８は、ＩＲ信号とすることができ、例えば、カバレッジロボット２１２によって検出することができる。

ロボット２１２は、有界領域２０４内に配置することが可能である。ロボット２１２は、清掃モードで有界領域２０４を自律的に横断することが可能である。ロボット２１２が、ゲートウェイ２１０でゲートウェイマーキングエミッション２０８に遭遇した場合、ロボット２１２は、隣接する有界領域２０６へ移動することなく、有界領域２０４内に残る。第１の領域内で清掃またはカバレッジモードを終了すると、ロボット２１２は、自律的に（すなわち、例えば時間切れ、対応距離、対応割合などの、本願明細書で説明されるような内部トリガ条件に応えて）マイグレーションモードに入り、このモードでは、ロボットは、清掃を継続するが、ゲートウェイ２１０を監視し、ゲートウェイ２１０を検出し、ゲートウェイ２１０へと向かい、ゲートウェイ２１０を通って（ビーコン２０２を過ぎて）隣接する有界領域２０６に入る。

いくつかの実施例では、ロボット２１２は、有界領域２０６へのマイグレーションが完了した後に、自律的に清掃モードに入ることが可能である。マイグレーションモード中に、ロボット２０２は、ゲートウェイエミッション２０８に反応しないことが可能である（しかし、ロボットは、ゲートウェイエミッション２０８と交差したことを記録することが可能である）。ある場合では、ロボット２１２は、マイグレーションモードに入ったときに、遠隔で（すなわち、誘導、中継したＲＦ通信、見通し線、または光信号伝達の反射によって）ゲートウェイマーキングエミッション２０８を停止させることが可能である。ロボット２１２は、マイグレーションモードを終了した後に、ゲートウェイマーキングエミッション２０８を作動させることも可能である。

さらに、ナビゲーションビーコン２０２は、それ自体の周辺（周囲）に横方向に近接エミッションまたはフィールド２１４を伝送して、除外ゾーンまたは「フォースフィールド」を確立することが可能である。ロボット２１２は、清掃またはマイグレーションモード中に、この近接フィールドを検出し、その検出を使用して、ビーコン２０２周辺の除外ゾーン内で動かされることの回避を試みることが可能である。除外ゾーンの主要な目的は、ロボット２０２が、ビーコン２０２自体に当たらないように、またそれを移動させないようにすることである。

ナビゲーションビーコン２０２は、ゲートウェイ２１０内に配置されたビーコン２０２によって、第１の方向付けられたベクタリングエミッション２１６（本願明細書では、「方向付けられたエミッション」、「方向付けられたビーム」、「開始ビーム」、または「トラクタビーム」とも称する）を有界領域２０４に伝送し、第２の方向付けられたベクタリングエミッション２１７を有界領域２０６に伝送するように構成することが可能である。例えば、ロボット２１２は、マイグレーションモード中に方向付けられたエミッション２１６を検出したときに、ビーコン２０２の方へ駆動することが可能である。

マイグレーションモード中に、ロボット２１２は、ロボット２１２の前部（すなわち、ロボットの駆動方向の前方に整列されたロボット２１２の側面）に位置する、指向性受信器２１８（本願明細書では、例えば、平行チューブ内に対を成す検出器を含む、「双眼センサ」とも称する）によって、方向付けられたエミッション２１６を検出することによって、方向付けられたエミッション２１６を検出することが可能である。別様には、ロボット２１２は、指向性受信器２１８による検出の前に、無指向性受信器２２２によって方向付けられたエミッション２１６を検出することが可能である。本願明細書の「無指向性受信器」という用語は、例えば、（コンパスポイントなどにおいて）ロボットの外周周辺に向けられた２つ以上のセンサを含む、無指向性および多方向受信器を含む。ロボット２１２は、次いで、無指向性受信器２２２によって検出された信号を使用して、指向性受信器２１８によって方向付けられたエミッション２１６を検出するように動かす（その場旋回か、前進または後進方向に旋回する）ことが可能である。ロボット２１２は、その移動方向を、方向付けられたエミッション２１６のエッジ２２０によって定められた経路と整列することが可能である。指向性および無指向性受信器２１８および２２２は、上述したものと類似した構成および機能を有することが可能である。

ある場合では、ロボット２１２は、ビーコン周辺部２２４（すなわち、近接フィールドエミッション２１４のエッジ）を検出するまで、エミッション経路に沿ってビーコン２０２の方へ移動すること（すなわち、双眼センサ１０６の２つのビーム検出器１１４および１１６を使用してサーボすること）が可能である。ロボット２１２は、ゲートウェイ２１０を介して、ビーム周辺部２２４に沿って有界領域２０６へと移動することが可能である。ゲートウェイエミッション２０８および方向付けられたエミッション２１６との間の角度は、場合によっては、約４５〜９０°とすることが可能であり、状況に応じて、約６０°とすることが可能である。ゲートウェイエミッション２０８は、ロボットの直径に基づいてサイズ設定され、（例えば、ロボットがその位置で交差しないように）近接フィールドエッジまたは検出範囲において、ほぼロボットの幅に発散される。これは、１０°以上の幅とすることが可能であるが、ロボットの直径によって決定される。ゲートウェイエミッション２０８の中心と、それぞれの方向付けられたエミッション２１６の中心との間の角度は、２つの異なる実施例では、約４５°または約６０°であり、それぞれの方向付けられたエミッション２１６のビームは、エミッタの近くのスロットマスクによって拡散された発散ビームであり、２つの異なる実施例では、約２０°〜３０°（例、２５°）または３０°〜５０°（例、４０°）である。いくつかの場合では、方向付けられたエミッション２１６および２１７は、赤外光で構成することが可能である。

ロボット２１２は、方向付けられたエミッション２１６またはゲートウェイエミッション２０８のような、ビーコン２０２からのエミッションを遠隔で作動および／または停止させることが可能である。種々の方法を使用して、ロボット２１２と、ナビゲーションビーコン２０２および２０３との間で信号を伝送することが可能である。

特に、ビーコン２０２および２０３のそれぞれのエミッタのそれぞれに対して、加えて、ロボット２１２のための再充電または他のドック２４０に対して、同一の安価な共通のＩＲ−ＬＥＤエミッタを使用することが効果的である。ロボット２１２上の同一のセンサは、全てのエミッタを検出することができ、ロボット２１２上の異なるセンサ（例、他方向、および平行指向性センサ）は、異なる目的（例えば、上述のような追従、ホーミング、停止）に対して同じエミッタを検出することができる。異なるエミッタ同士を区別するために、それぞれのエミッタを符号化する（例、異なるシリアルコードで変調する）ことが可能である。これは、家庭用および他のリモートコントロール、ならびに日光のＩＲ成分および他の環境発生源による混乱を避けることの助けともなる。しかし、図２３に示されるように、ロボット２１２は、複数の異なるエミッタのエミッション経路を通って移動する状況に遭遇する可能性がある。

この状況においては、特に光多方向受信器または共通光無指向性受信器（また、他の場合では、例えばＲＦ）を使用したときには、センサまたはソフトウェア構造は、複数の信号を同時に受信したときに、１つのエミッタを他のエミッタから識別することができるように構成される。異なる周波数が利用可能であれば、それらを用いることが可能である。１つの方法によれば、エミッタを交代で使用して、ロボットとの通信、またはエミッタ同士の通信によって同期化する。しかし、この方法は複雑であり、同期化に失敗したときに故障モードとなる。それぞれのビーコン２０２および２０３、ならびにドック２４０が、自己制御型であり、それら自体の信号を、それぞれのエミッション間の間隔で、適時にずらすことが好都合である。例えば、それぞれの伝送エミッションは、一定期間のランダムオフセット（例えば、それぞれのビームソースに対して異ならせることが可能である）で、時分割多重によって区別する（すなわち、ビーム原点としての多重化を、２つ以上のビームを有するビーコンまたは複数のビーコンを含む、１つのシステムとして考える）ことが可能である。間隔またはランダムオフセットは、時々（例えば、ランダムな間隔で）、またはロボットとの通信によって（例えば、ロボットが干渉条件を検出したときのＲＦ通信によって）変更することが可能である。製造時またはオフセットの変更時に、例えば、オフセットは、調和的に干渉する可能性が低い、または共通因子を共有しない、一組のオフセットから選択することが可能である。このように、ロボットは、複数のエミッション経路に遭遇し、さらに、それぞれのアイデンティティを識別することが可能である。他の場合では、それぞれの伝送エミッションは、光の波長の差異、赤外変調、およびエミッタおよび受信器上の波長フィルタ／ウィンドウによって区別することが可能である。

ロボット２１２は、ＲＦ通信を使用して、ビーコン２０２に信号を送り、マイグレーションモードが開始したときに、遠隔で方向付けられたエミッション２１６を作動させて、ゲートウェイエミッション２０８を停止させることが可能である。別の実施例では、ロボット２１２は、マイグレーションモードが終了したときに、遠隔で方向付けられたベクタリングエミッション２１６を停止させて、ゲートウェイエミッション２０８を作動させることが可能である。

いくつかの場合では、ロボット２１２は、有界領域２０６および２０７を分離するゲートウェイエミッション２２６を作動させて、清掃モードを開始することが可能である。上述したものと同様に、ロボット２１２は、ゲートウェイエミッション２０８および２２６に遭遇したときに、有界領域２０６から出ないようにすることが可能である。有界領域２０６内の清掃を終えたときに、ロボット２１２は、マイグレーションモードを開始し、方向付けられたエミッション２３０によってゲートウェイ２２８を介して、近接エミッション２３２の周辺２３４へナビゲートして有界領域２０７に入ることが可能である。有界領域２０７に入ると、ロボット２１２は、再び清掃または作業モードに入ることが可能である。例えば、設定された時間の後、または予め設定された回数ゲートウェイエミッション２０８と遭遇した後に、ロボット２１２は、有界領域２０４から有界領域２０６までマイグレーションすることが可能である。

別様には、仮想壁エミッタ（ゲートウェイ）を設定して、スケジュールに基づいてそれ自体を独立に停止させて、ロボットがゲートウェイと交差できるようにすることが可能であり、例えば、（第１の、または現在の部屋に限定するように）第１の間隔の間、仮想壁として作用し、次いで、一時的または断続的に停止させて、その後、（第２の、または次の部屋に限定するように）第２の間隔の間、仮想壁として作用する。この技術は、双方向とすることも可能であり、例えば、ロボットは、１つ以上のビーコンとのＲＦ通信を使用して、仮想壁を停止させる、または仮想壁をバイパス／交差することが可能である。

本願明細書の全ての事例では、ロボットの行動システムは、クリフ検出イベントを含む、障害イベントが、部屋から部屋への他のナビゲーションまたは清掃よりも高い優先度を有するように構成されていることに留意されたい。したがって、例えば、ロボットが、ナビゲーションまたは他の一連のシーケンスされた行動の途中でクリフを検出したときには、ロボットは、それでも、（現在のシーケンスの部分を中止し、シーケンスの状態をリセットして）クリフを回避することが可能である。

図２３は、図２２に類似した一連の部屋を示す図であるが、ロボットが、２つのビーコンエミッタおよびドック２４０からの複数のビームに遭遇した場合の状況を示すように（ベースステーションを加えて）構成された図である。混乱を回避する上述した方法を使用することで、ロボット２１２は、それでも、部屋から部屋へナビゲートするか、またはロボット２１２は、自律的にドッキングモードを開始して、有界領域２０６内のベースステーション２４０の方へ動かして、第２の領域でのマイグレーションモードが終了したときに、ステーションにドッキングすることが可能である。

ベースステーション２４０は、ベースと、ロボットの充電器と、無指向性ビームエミッタと、２つのナビゲーション用のフィールドエミッタとを含むことが可能であり、上述のベースステーション１８０に類似し得る。ロボット２１２は、ステーション２４０とドッキングするまで、ドッキング方向と整列された重複フィールド２４６および２４８の、横方向のフィールドエッジ２４２または２４４のうちの１つを検出し、これに沿って前進することによって、ベースステーション２４０の方へ動かすことが可能である。

ロボット２１２は、ロボット上の無指向性受信器２２２によってベースステーション２４０のエミッションを検出して、少なくとも１つのフィールドエミッション２４６または２４８の外側の横方向のフィールドエッジ（例、２４７）を検出するように動かすことが可能である。ロボット２１２は、次いで、外側の横方向のフィールドエッジ２４７または２４９に沿って、重複フィールドの整列された横方向のフィールドエッジ２４２または２４４まで前進することが可能である。整列された横方向のフィールドエッジ２４２または２４４を検出すると、ロボット２１２は、ベースステーション２４０にドッキングするまで、整列された横方向のフィールドエッジ２４２または２４４に沿って前進する。

図２４Ａは、制御器２５０内の行動ソフトウェアアーキテクチャを示す図であり、目標指向の、またはシーケンスされた行動を簡略化した形態で示す。図２４Ｂは、同じソフトウェアアーキテクチャを示す図であるが、図２４Ａの要素のうちのいくつかを簡略化しながら、目標指向の、またはシーケンスされた行動に関して詳述したものである。

本願明細書に述べられるロボットの実施形態は、行動ベースの制御をほとんどまたは全く使用しないことが可能であるが、行動ベースの制御は、ロボットを強固（すなわち、スタックまたは故障しない）かつ安全に制御する際に効果的である。したがって、図２４Ａおよび２４Ｂは、モバイルロボットの制御を改善することが可能なソフトウェアアーキテクチャを示す。単純な反応アーキテクチャとするのではなく、図２４Ａおよび２４Ｂは、部分的に反応性の（したがってより強固である）、目標指向の、シーケンスされた反応行動である、計画要素を導入する。

反応かつシーケンスされた行動では、シーケンスにおける関連付けられた行動の暗黙の成功は、シーケンス（いくつかのシーケンスは、２つ以上の開始行動または分岐を有することが可能である）における（とりわけ）開始行動の他のそれぞれの行動に対する許可条件である。暗黙の成功は、フラグ、状態機械などの形態で、連続する行動の許可条件を示す状態として保持される。この状態は、完了時に行動自体によって、アービタプロセスによって、または計画プロセスによって、設定または変更することが可能である。

図２４Ａを参照すると、ロボット３０２は、制御器２５０内のアービタ２５２によって実行される複数の行動を有する、制御およびソフトウェアアーキテクチャを用いる。行動は、センサイベント、またはプランナ２５３からのシーケンス状態イベントに応えて、アービタ２５２に入力される。一実施形態では、全ての行動は、互いに固定された相対的優先度を有する。アービタ２５２（この場合）は、許可条件を認識し、その行動は、許可条件の全てを有し、許可条件を満たすものの中で最も高い優先度を有する行動を選択する。図２４Ａおよび２４Ｂに示される図は、必ずしもロボット３０２の（固定された）優先度の序列を反映するものではない。優先度を下げるために、行動は、一般的に、逃避および／または回避行動（クリフを回避する、またはコーナー部からの逃避など）、作業行動（例、壁追従、跳ね返り、または直線的に駆動する）、および本出願のためのシーケンスされた反応行動、に分類される。この動作には、異なる逃避行動２５５、２５５ａ、２５５ｎ（例えば、米国特許第６，８０９，４９０号に開示されているような、コーナー部からの逃避、反キャニオニング、スタック状態、いくつかの回避行動を抑制する「衝撃」の一時的なファイヤアンドフォゲット運動を含み、その内容は参照することによりその全体が援用される）、クリフ回避２５６、仮想壁回避２５８（仮想壁は、ゲートウェイビームを有するビーコンとすることが可能である）、クラスとしての他の回避２５８ｎ（例えば、パイロメータによる人の回避、一般的に、ロボット３０２に対して危険であるか、ロボット３０２が危険を与える可能性のある物の検出およびそこから遠ざかる移動のクラス）、スポットカバレッジ２６４ａ（螺旋形、または犂耕体のパッチのような閉じたパターンでのカバー）、整列２６４ｂ（その場旋回、側方近接センサを使用して、前方の遭遇した障害物と整列し、一方で障害物に追従する（例、コーナー部内側））、追従２６４ｃ（側方近接センサまたはロボットの側部まで延在するバンパーを使用して、障害物に沿って略平行の追従またはバンプ追従のいずれか、または両方を示す）、「バウンド」のためのバンプへの反応２６４ｄ（ロボットが物体に衝突した後に生じる行動）、および駆動２６６が含まれる。ロボット３０２の運動は、もしあれば、動作がアービトレートされている間に生じる。アービタ２５２内に２つ以上の行動がある場合は、任意の対応する所要の条件を満たしていれば、より高い優先度を有する行動が実行される。例えば、クリフ回避行動２５６は、クリフ検出センサによってクリフが検出されない限り実行されないが、クリフ回避行動２５６の実行は、同じく許可条件を満たす他の行動の実行に常に優先する。

反応行動は、それらの許可条件またはトリガとして、種々のセンサおよび現象の検出を有するが、一般的に、シーケンスの（任意の）状態ではない。図２４Ａに示されるように、これらは、前方近接検出（複数）、前方バンプ検出（複数）、クリフセンサ（複数）、仮想壁信号の検出（代わりに、カバレッジトリガとみなすことが可能である）のような、障害物の回避および検出のためのセンサを含む。これらのタイプのセンサは、フィルタ、調整２９２ｃ、およびそれらのドライバ２９２ｂによって監視および調整され、許可条件、および行動が予測どおりに行われることを助力し、全ての利用可能な情報（例えば、１ビットの「真／偽」信号への変換、一群のセンサからの強度差または時間差に基づいた、起こり得る衝撃角または入射角の記録、または履歴、平均、周波数、または変化の情報）に関する記録データを発生させることができる。

実際の物理的なセンサは、調整およびドライバから合成された「仮想」センサによって、アーキテクチャで表すことが可能である。追加の「仮想」センサは、検出可能な、または解釈された物理的特性と、モータの過電流、（ホイール符号器またはカウンタからのオドメトリの示度の不足を監視することによる）ロボット３０２の固有受容またはスタック状態、電量分析によるバッテリの充電状態、および他の仮想センサ「仮想Ｎ」のような、ロボット３０２に関する固有受容性または解釈されたもの、および他の仮想センサ「仮想Ｎ」から合成される。

加えて、反応行動は、探索または追従すべき検出された現象を表す許可条件に基づいて作用することができる。ビームまたは無線（ＲＦ、音響）信号は、方向に関係なく（場合によっては方向によって）検出することができる。方向を与える（ビジョンのランドマークによって認識される、バーコード、逆反射の、特有の、基準の、または自然の）リモートビームまたはマーカは、ホーミングまたは関連する運動を許可することができ、方向に関係なく、ロボット３０２は、それでも、検出された信号の存在、非存在、および／または相対的な強度に関してサーボするように移動することができる。ロボット３０２、エッジ、または線からのビームの反射は、同様に検出することができ、このような信号上をサーボすることによって行われる（ロボット３０２による障害物の追従のような）行動を続けることができる。細片またはアーチファクトの信号は、ロボットが回収または横断した細片または物体を監視することによって回収することができ、その信号は、スポットカバレッジパターンを制御する反応行動のための許可条件とすることができる。一般的クラスの「捜索／サーボＮ」信号は、したがって、条件またはトリガを許可する反応行動でもある。

ロボット３０２は、一般的には反応行動とみなされない「並列」プロセス、並行プロセスを保持する。スケジューラ２９２ｄは、プロセッサ時間を、協同または他のマルチタスキングの様態で、例えばアービタおよび行動を含む、他の大部分のプロセスに割り当てる必要があり得る。より多くのスレッドが利用可能であれば、スケジューラ２９２ｄによって管理するプロセスを少なくすることが可能である。上述のように、フィルタおよび調整２９２ｃ、ならびにドライバ２９２ｂは、未処理の信号を解釈および変換することができる。これらのプロセスは、反応行動とはみなされず、モータ駆動および他のアクチュエータに対していかなる直接的な制御も及ぼさない。加えて、本実施形態では、ブラシモータ制御器２９２ａは、主および側ブラシを制御するが、これらは、専用のブラシ行動およびブラシ制御アービタによって代替的に制御することが可能である。

図２４Ｂ（図２４Ａと同様に示され、明確にするために描写を強調／脱強調した）を参照すると、特殊並行プロセスは、シーケンスプランナ２５３である。シーケンスプランナ２５３は、シーケンスされた反応行動を制御するために、状態を監視および／または保持することができる。この行動は、例えば、（アービタ２５２によって捕らえられる）許可条件の設定、および／または中止条件（例えば、タイムアウト、行動実行からの逃避またはその回避）の場合の状態のリセット、および／または状態間でそれら自体を移行する有限状態機械の監視または管理である。許可条件の状態またはフラグ、あるいは逐次的な反応行動間の移行をリクエストする管理された状態機械は、効率および環境に基づいて、行動自体によって、アービタによって、またはシーケンスプランナ２５３によって設定できることに留意されたい。また、シーケンスプランナ２５３は、状況に応じて、アービタ２５２（または第２のアービタ２５２Ａ）を直接制御して、行動を選ぶ（例、再び優先順位付けを行う）か、または、許可条件、状態変数、または状態機械を設定せずに、シーケンスされた反応行動を直接制御することができることにも留意されたい。

状態を保持することで、構成要素の反応制御アーキテクチャの強固性が潜在的に低下すると認識されているが、対象とするアクションのシーケンスは、いくつかの状態のメンテナンスが必要となり得る。本願明細書に述べられているように、シーケンスされた反応行動が制御されて、主要機能が故障すること無く、強固にリセット、または削除することが可能なリクエスト状態を使用して実行する場合、強固性の低下を縮小することができる。

例示的な１つのシーケンスされた反応行動の設定は、ロボット３０２によって用いられ、部屋間の移行または遠位の部屋へのナビゲートを行う。図２４Ｂに示されるように、ホーミングビーム整列行動２９４ａは、整列開始（例、ホーミングリクエスト）の許可条件が発効され、戻るべきビームが多方向センサによって検出される、許可条件を含む。後述するように、ホーミングリクエストの許可条件は、異なる方法で設定および保持することができる。ホーミングビームのホーミング行動２９４ｂは、整列が成功したときに実行される。なお、整列は予期せずに生じうる（ロボットは、ホーミングリクエストが発効されたときに、すでに整列することが可能である）ので、ホーミングビームのホーミング条件は、許可条件としてホーミングリクエスト（フラグまたは状態）、および戻るべきビームとして識別されたビームに実質的かつ必然的に向けられた（または、例えばそのような検出に同等なものとなるようにフィルタ処理された）指向性センサ（双眼鏡）を使用した検出も有する。したがって、２つのシーケンスされた反応行動は、シーケンスに対するそれぞれ別個のエントリ位置であり、共通反応シーケンスリクエストの許可条件を共有する。センサベースの許可条件に不具合があった場合、これらの行動は（内部的に、またはプランナ２５３によって）中止され、シーケンスリクエストはアクティブのままである（またはリセットすることが可能である）。この場合、シーケンスは、次にいずれかのセンサベースの許可条件が生じたときに再開することが可能である。状況に応じて、ランダムな構成要素（ランダムなカバレッジへ戻り、一方で、シーケンスリクエストまたはホーミングリクエストの許可条件を無効にする、ランダムな距離または時間）は、系統的な不具合またはルーピングの可能性を減少させるために、逐次的な反応行動の中止に従って生じさせることができる。

ホーミングビームのホーミング行動２９４ｂが完了した後に、シーケンスは、ロボットが適切に位置してフィールドと整列を行い、新しい部屋へ移行するように、ビーコン周辺のフィールド追従の開始を許可する状態に関して仮定される状態にある。（新たな）整列開始の許可条件（例、フィールド整列状態またはリクエスト）は、シーケンスされた反応行動を完了することによって、またはプランナによって、条件フラグまたは状態機械を経て設定することが可能である。そのフィールドが、ホーミングリクエストの開始時に遭遇した第１の検出可能な信号となり得る可能性に適応するために、多方向受信器による近接フィールドの検出は、フィールド整列リクエストと同等の（ＯＲ）条件であり、フィールドと遭遇したときにホーミングリクエストがアクティブであれば、この組み合わせもフィールド整列行動２９４ｃを開始する。中止条件が無い場合は、フィールド整列行動２９４ｃを実行する。フィールド整列行動２９４ｃが完了した後に、（シーケンスされた反応行動の）シーケンスは、ロボットが適切に配向されてフィールド追従を開始する状態に関して次の仮定が行われる状態にある。（新たな）追従開始の許可条件（例、フィールド追従状態またはリクエスト）は、シーケンスされた反応行動を完了することによって、またはプランナによって、条件フラグまたは状態機械を経て設定することが可能である。同様に、開始行動２９４ｅは、主要な許可条件として、センサ検出ではなく、状態ベースのリクエストを有することが可能である。これらの動作２９４ａ、２９４ｂ、２９４ｃ、２９４ｄ、２９４ｅのそれぞれは、以下に詳述する。

これらの場合のうちの２つでは、状況に応じて、シーケンス全体に入るための状態（ホーミングリクエスト）が保持され、シーケンスの次の部分を開始するための更なる状態（フィールド追従リクエスト、開始リクエスト）が設定され、いずれの条件も、次のシーケンスされた反応行動を開始する必要がある。これによって、（シーケンスリクエスト状態の全体を保持することによって）中止後すぐにシーケンスを再開することができる。別様には、シーケンス全体のエントリリクエストがリセットされ、次のシーケンスされた反応行動のエントリ条件（フィールド整列リクエストまたはフィールド追従リクエスト）だけが設定される。これによって、中止後に、（例えば、プランナにシーケンスリクエストを設定させる新たな、または継続的に生じる条件によって）シーケンス全体を別途再開させることになり、基本的に全ての状態を消去することによって、全般的な強固性（必ずしも目標特定の強固性ではないが）を向上させることが可能である。

２つの場合では、いかなるセンサベースの条件も、シーケンスにおいて次のシーケンスされた反応行動のための許可条件ではないが、許可条件は、シーケンスベースまたは状態ベースのリクエスト（例、フィールド追従リクエスト、開始リクエスト）である。したがって、シーケンスは、次のシーケンスされた反応行動（フィールド追従行動、開始行動など）に対する許可条件として、シーケンス状態または進行だけを含むシーケンスされた反応行動、ならびに、許可条件として（ビーム整列またはトラクタホーミング行動）、センサベースの条件およびシーケンス状態の両方、進行、またはリクエストを含む、シーケンスされた反応行動を含むことが可能である。

ある場合では、シーケンス全体（ホーミングリクエスト）を入力するための状態が保持され、センサベースの条件またはシーケンスベースのリクエストのいずれかは、シーケンス内の次のシーケンスされた反応行動（フィールド整列）のための許可条件である。例えば、ホーミングリクエストＡＮＤ（フィールド整列リクエストＯＲフィールドの検出）は、アービタによって解釈され、より高い優先度を有する反応行動がない場合、フィールド整列を行うことができる。したがって、シーケンスは、次のシーケンスされた反応行動のための許可条件として、シーケンス状態／リクエストの組み合わせのいずれかを含む、シーケンスされた反応行動を含むか、または、センサベースの条件およびシーケンスリクエスト／状態の両方を含むことが可能である。

エントリおよび中間シーケンスの分岐は、センサベースの条件およびシーケンス状態の異なる組み合わせに基づいて、異なる行動を許可にすることによって可能となることに留意されたい。例えば、シーケンスへの２つの可能なエントリ位置が、共通エントリ位置の許可条件（ホーミングリクエスト）と同時に、異なるセンサイベント（多方向または指向性）を検出することによって許可されたときに、異なるシーケンスされた反応行動に対するシーケンス内の分岐は、共通の中間シーケンスの許可条件（例、センサイベントおよびシーケンスステートの一意の組み合わせによってそれぞれ許可された候補行動）と同時に、異なるセンサイベントを検出することによって許可される。状況に応じて、異なるシーケンスのそれぞれが、異なる状態で保持された場合、異なる中間シーケンスの状態の組み合わせは、シーケンス（一意の組み合わせによって許可された候補行動のそれぞれ）のネスティングを可能にする。

シーケンスプランナ２５３は、状況に応じて、ナビゲーションモードの状態スイッチまたは有限状態機械２４３ａを保持する、および／または、このような状態またはリクエストは別々に保持される（例、追従開始、追従完了）。

図２４Ｂに示されるように、プランナ２５３は、それぞれが、２つ以上のシーケンスされた反応行動をその中に有する、異なる目標指向のシーケンス１−Ｎを制御することが可能である。その中の行動は、初期条件として、目標状態、エントリリクエスト、または他の状態を有することが可能であり、アービタ２５２は、必要なレンダリングとして、実行に利用可能な候補行動を識別する。シーケンスの初期行動には、シーケンスリクエストが必要な場合がある。以降の行動には、いずれかの次のシーケンスされた反応行動リクエスト（または、加えて、シーケンスリクエストも）必要な場合がある。

シーケンスされた行動は、少なくとも、反応行動として同じアービタ２５２に依存する場合、および／またはリアルタイムのセンサイベントに反応する反応行動と同じ様態の許可条件としてシーケンス状態に反応する場合、および／または少なくとも逃避および回避行動よりも低い優先順位が付けられている場合があるので、シーケンス状態に依存しているにもかかわらず、「反応」である。加えて、状態を完全にリセットして、反応プロセスを再開することが可能である。シーケンスまたは次のシーケンスされた反応行動の許可条件が満たされた場合であっても、満足する許可条件も有し、連続的な自律動作も保つ反応行動が代わりに実行される。反応ドッキング行動は、一般的にロボットが継続される自律動作のために帰還および充電できるようにするものであり、特に、ナビゲーション関連のシーケンスされた反応行動よりも高い優先順位が付けられる。反応カバレッジ行動は、特に、ナビゲーションのシーケンスされた反応行動よりも低い優先順位を付けることが可能である。本願明細書に述べられたドッキング行動のいくつかの部分は、シーケンスされた反応行動として代替的に配置される。または、他のシーケンスが可能である。ビーコンベースのナビゲーションは、本願明細書に述べられているように、シーケンスされた反応行動と、シーケンスされていない反応行動との組み合わせの一実施例である。

図２４Ｂに示されるように、第２のアービタ２５２ａは、（例えば、シーケンスプランナ２５３と組み合わせて）一連のシーケンスされた反応行動を管理することが可能である。または、マスタアービタ（図示せず）は、反応行動の第１のアービタ（例、２５２）と、異なるシーケンスされた反応行動の以降のアービタ（例、２５２ａ）とを管理することが可能である。

図２４Ｂに示されるように、特にナビゲーションアプリケーションに関しては、シーケンスプランナ２５３は、モニタを含むか、トポロジカル形態で位置状態を保持するか、またはロボットが動作する環境に関するその同等物を含むことが可能である。これは、ビーコンを使用することで、ノードおよびリンクを有するトポロジカルマップとすることが可能であり、ここでは、ノードを部屋とする（それによって、リンクは、ゲートウェイまたはビーコンとなる）か、またはゲートウェイとする（それによって、リンクは、ゲートウェイの側部となる）ことが可能である。位置状態の主な用途は、ホーミングビームまたはホーミング基準のアイデンティティを、アービタに、またはシーケンスされた反応行動に提供することである。アービタに提供された場合は、そのアービタは、ビームが位置状態に対する適切なアイデンティティ（符合化）を有するときにのみ、行動に対するセンサベースの許可条件（例、ビーム検出）を認識することが可能である。別様には、行動自体は、受信した許可条件（例、ビーム検出）のアイデンティティまたは符合化を調査する。中止条件は、ビーコンが再構成などされた場合に生じさせることができ、また、この中止条件は、ビーコンまたは基準のブラックリスト化、またはマップのリセット（新たなマッピングが必要）を生じさせることができる。いずれの場合も、ロボット３０２は、カバレッジの提供、およびローカル領域における他の残りの反応行動の提供を継続する。プランナ２５３は、位置状態を使用して、（充電のためにドックから帰還するために、ドックから遠隔または遠位の部屋へ直接進むために）遠隔または遠位の部屋との距離を横断するために、シーケンスされた反応行動のシーケンスを連続して実行し、また、トポロジカルマップ上の移動すべき方向に基づいて、ナビゲーション方向に対して適切な順序で、案内基準またはビームのアイデンティティを提供することによって、（位置状態が保持されている間は）異なる方向におけるナビゲーションに使用されるべき同じシーケンスされた反応行動を許可する。

プランナ２５３によって保持／実行される１つの候補ルーチンを図２５Ａに示す。このルーチンの要素は、必ずしも順番通りであるとは限らない（例えば、異なる状態は示された順序から離れることもある）。プランナルーチンは、目標指向の、またはシーケンス開始条件を監視する（５０２）。上述のように、これは、時間、距離、清掃度、計測、障害物相互干渉の履歴、または他の基準の記録する変数とすることが可能であり、条件が満たされたときに、計画されたシーケンス（部屋から部屋へのナビゲーションなど）を実行すべきであることを示す。条件は、状態、有限状態機械のフラグまたは状態となり得る。このような条件が存在する場合（５０４）、プランナは、プランナがこのようなシーケンス状態を保持しているかどうかを、記されたシーケンスに沿ってロボットの状態をチェックする（５０６）。例えば、プランナ２５３は、図２５Ｂに示されるように、状態マップ、またはビーコン交差シーケンスの状態を定める有限状態機械の現在の状態を保持または監視することが可能であり（ここでは、「開始のための整列」、「ホーミング」、「ホーミング後の整列」、および「追従フィールド」の状態が利用可能である）、代替的に、状態マップまたは有限状態機械を例示化することが可能である。プランナ２５３は、加えて、または代替的に、本願明細書に述べられているようなホーミングリクエストのような、シーケンスへのエントリのための行動の許可条件を設定するか（５０８）、またはシーケンス全体のエントリ行動の許可条件、および／または次のシーケンスされた反応行動の許可条件を設定することが可能である。プランナ２５３は、加えて、例えばマップの識別状態に基づいて（例えば、図２５Ｃに示されるように、ライトハウス／ビーコンＸ、Ｙ、ＺのビームＡまたはＢ―「緑色」または「赤色」―のどれか、部屋１、２、３およびドックのどれに接続されているのかを定義するマップの状態に基づいて、および、プランナ２５３によって定められた次の目標の部屋に基づいて）、行動またはアービタが認識する（例えば、追従すべきビーム、または戻るべき、あるいは進むべき基準のアイデンティティなど）ための案内変数を設定することが可能である（５１０）。プランナ２５３は、加えて、進行中にシーケンスされた反応行動の中止条件（５１２、例、タイムアウト、反応回避または逃避行動による中断）、および／または（行動は、中止前にこれらを内部的に設定またはリセットすることも可能であるが）このような中止時のマップの状態を監視することが可能である。

ロボット３０２が指定された清掃期間を検出した後に、またはロボット３０２が所定の回数の衝突を検出した後に、あるいはロボットが一連のシーケンスされた行動に必要な所定の条件を検出した後に、コントローラ２５０上で実行されているシーケンスプランナ２５３は、清掃モードを抜けて、マイグレーションモードに入ることを決定する。ロボットは、遠位または遠隔の部屋の清掃を始めるようにそこに進むために、ドックから直接マイグレーションモードに入ることも可能である。マイグレーションモードは、１つの部屋から隣接する部屋まで移動するタスクを実行する。上述のように、マイグレーションモードは、好都合にモノリシックプロセスではないが、初期行動によって開始された一連のシーケンスされた反応行動であり、マイグレーションモードのリクエスト（本願明細書では「ホーミングリクエスト」とも称される）の許可条件を有する。プランナ２５３は、「新しい部屋」／ホーミングリクエストの許可条件、状態、またはフラグを立てる。残りの許可条件は、案内トラクタビームのセンサ検出（状況に応じて、戻るべきライトハウス／ビーコンを端緒とする、位置状態２５３ｂに基づいて識別された１つのビームに限定される）であり、（ロボットがビーム内にある場合は略直ちに、または許可条件を満たしてカバレッジ行動を続けるときにロボットがビームに遭遇した後に）ビームが検出されたときには、ホーミングビームをトリガして、整列行動２９４ａを実行するために、アービタ２５２によって選択される。ロボット３０２は、ホーミングビーム（整列行動２９４ａ）を実行し、同時に、場合により、（いずれかのクリフ検出器が床を認知できないとき、すなわち、より高い優先度の反応回避行動の許可条件も満足する、あらゆる場合に）クリフ回避２５６を実行し、また、（例えば、中止条件がシーケンスをリセットした場合に）駆動２６６の行動を実行することによって、ある有界領域から隣接する有界領域までマイグレーションするタスクを行う。複数の行動がセンサ入力またはプランナ２５３によってトリガされたときに、アービタ２５２は、行動を優先度の順にアービトレートする。すなわち、アービタは、反応行動の異なるシーケンスの中でアービトレートすることが可能であり、またはプランナは、１つのシーケンスの開始のみを行うことが可能である。シーケンス２６２と交差するビーコンは、５つのシーケンスされた反応行動を有し、ホーミングビーム（整列行動２９４ａ）から開始し、これらの行動は、本願明細書に述べられたような制御器の入力に基づいて、逐次的に実行される。ロボット３０２が、より高い優先度を有する行動の実行を必要とする信号入力（バンプセンサの入力など）を受けた場合、ロボット３０２は、より高い優先度の行動を実行し、その後、必要な許可条件が存在するときに、シーケンスされた反応行動の以前のシーケンスを再開する。

図３１Ａ〜Ｇは、ナビゲーションビーコン３０４を使用して、ある領域から別の領域に移動するときの、行動ベースの自律カバレッジロボット３０２を示す俯瞰図である。図２６〜３０は、ビーム整列２９４ａ、ビームホーミング２９４ｂ、フィールド追従２９４ｃ、フィールド整列２９４ｄ、およびビーコン離脱２９４ｅの行動を含む、シーケンスされた反応行動２６２と交差するビーコンを示す図である。

ビーコンと交差するシーケンス２６２は、ビーコン３０４に関する第１の有界領域内のロボットの位置に基づいて、ビームホーミング２９４ｂまたはビーム整列行動２９４ａに入ることによって開始する。一般的に、ロボット３０２は、操縦を開始して、その無指向性受信器１０４によって、ナビゲーション用のビーコン３０４から第１の領域への第１の方向付けられたビーム３０６を検出する（例えば、３６０°旋回、または円形に駆動する）。

図２６は、ビーム整列行動２９４ａを示す図である。示されるように、アービタ２５２は、少なくともホーミングリクエスト状態またはリクエストが示されるまで、また、指向性またはトラクタビーム３０６が、行動の許可条件またはトリガとして、ロボット３０２の多方向または無指向性センサ３２２によって受信されるまで、ビーム整列行動２９４ａを候補として（すなわち、許可条件を満たした他の行動より優先させることを）許可しない。実行を許可するために、いかなる高優先度の行動（例、反応行動）も満足する許可条件を有さない。このトラクタまたは方向付けられたビーム３０６は、（例えば、アイデンティティまたは現在のマップ状態に対応する符号化を有するビームにのみ対応することによって）状態マップ上のロボット３０２の現在の位置において予想されるものに限定することが可能である。これらの条件が満たされると、アービタ２５２は、ビーム整列行動２９４ａの実行を許可する。いずれかの条件がもはや満たされなければ、行動を中止することが可能である。図２６にて述べたように、中止条件（例えば、欠落した行動の許可条件、タイムアウト、またはより高い優先度の行動による置換を含む）は、プランナ２５３によって監視することが可能であり、シーケンスの進行を反映した状態、およびロボット３０２の位置を保持することも可能である。ビーム整列行動２９４ａは、基本的にその場でロボット３０２を回転または旋回させて（５２２）、ランダムな方向に出発する。可能性のあるビーム検出は、例えば現在のプロセスによって監視された過去のビームの検出に基づいて保持することも可能であり、その場合は、旋回方向は、より短いと予想されるものとすることが可能である。指向性受信器３１８が方向付けられたビーム３０６を受信すると（５２４）、その行動を終了する。ロボット３０２は、ホーミングリクエストがアクティブでない限り、適切なビームに遭遇し、いずれかがシーケンスに対して有効なエントリ位置であるときに、整列および帰還の試みを継続するので、追従する可能性のあるビームホーミング行動２９４ｂに対するリクエストとして状態を設定する必要はない。シーケンスの後のステージは中間シーケンスであって、このような状態を使用することが可能である。したがって、ビーム整列行動２９４ａは、選択の一実施例であり、より高いレベルの反応の制御および起こり得る強固性を保持するために状態を設定するものではない。

図３１Ａは、プランナ２９３からのホーミングリクエストがアクティブである場合に、ロボット３０２が、ナビゲーションビーコン３０４によって放射された第１の方向付けられたビーム３０６に遭遇したときに、ビーム整列行動２９４ａに対する準備、およびその実行を示す図である。第１の方向付けられたビーム３０６を検出すると、ロボット３０２は、ビーム整列行動２９４ａを開始する。ビーム整列２９４ａの間、駆動システム１３０は、ロボット３０２を（例えばその場旋回によって、例えばランダムな方向に出発することによって）動かして、指向性受信器３１８によって第１の方向付けられたビームエミッション３０６を検出し、ロボットの駆動方向と整列される。指向性受信器３１８の２つの構成要素受信器１１４および１１６からの信号を使用することによって、ロボット３０２は、駆動方向をビーコン３０４の方向付けられたエミッション３０６と整列する。図３１Ｂは、ロボット３０２が、無指向性受信器３２２によってビーム３０６を検出し、ビーコン３０４に面するように旋回することを示す図である。

ロボット３０２が、指向性受信器１０６を使用することによって、駆動方向をビーコン３０４の方向付けられたエミッション３０６と整列した後に、ロボットは、ビームホーミング行動２９４ｂを開始することが可能である。

図２７は、トラクタまたは方向付けられたビームホーミング行動２９４ｂを示す図である。示されるように、アービタ２５２は、少なくともホーミングリクエスト状態またはリクエストがアクティブになり、指向性またはトラクタビーム３０６が、行動の許可条件またはトリガとして、ロボット３２２の指向性センサ３１８によって受信されるまで（最も高い優先度の候補の）実行を許可しない。このトラクタまたは方向付けられたビーム３０６も同様に、状態マップ上のロボット３０２の現在の位置において予想されるものに限定することが可能である。これらの条件が満たされると、アービタ２５２は、ビーム整列行動２９４ｂの実行を許可することが可能である。いずれかの条件がもはや満たされなければ、行動２９４ｂを中止することが可能である。図２７にて述べたように、中止条件および得られる状態は、プランナ２５３によって管理することが可能である。トラクタまたは方向付けられたビームホーミング行動２９４ｂは、方向付けられたビームエミッションに追従する（５３２）。追従の１つの例示的な方法では、交互の曲線を使用している。指向性双眼センサ３１８のそれぞれの平行なセンサ１１４および１１６は、（例えば、独立に閾値化するか、または互いに閾値化した）信号の強度に基づいて、ビームの存在を反映する１ビットの真−偽値を介すように調整される。ロボット３０２がビーム３０６の方へ、およびそれから離れて旋回するときに、真−偽、真−真、および偽−真のビーム検出が可能である（調整により、可能性を真−偽および偽−真に限定することも可能である）。「バングバング（ｂａｎｇ−ｂａｎｇ）」サーボイングを使用して、ロボット３０２が前方へ移動するときに、旋回方向を変化させることが可能である。それぞれの旋回は、半径を減じた弧形、すなわち内向きの螺旋の一部である。別様には、アナログ値を保持して、より複雑なフィードバック制御を用いることが可能である。追従（５３２）は、ロボットが適切な方向に進み、まっすぐに前進することを判断するようにドッキングすることに関して、代替的に、本願明細書で述べた周波数および分散追跡を用いることが可能である。無方向性／無指向性受信器３２２が、方向付けられたビーム３０６を検出すると（５３４）、行動は終了できる状態にある。状態は、シーケンスされた反応行動、すなわちフィールド整列リクエストのシーケンスを継続するように設定される。行動２９４ｂは、この状態自体を、例えばメモリ内のフラグとして設定することが可能である（５３６）。または、プランナ２５３は、行動２９４ａが完了して、このようなフラグまたは状態が、有限の状態マップまたは機械内に設定されることを監視することが可能である。

行動シーケンスは、述べられているように、指向性受信器３１８がすでに方向付けられたビームエミッション３０６を検出しており、また、既に方向付けられたビームエミッション３０６と整列されている場合は、ロボット３０２が、ビーコンの交差シーケンス２６２を開始した後に、ビーム整列行動２９４ａを省略できるようにする。中止条件は、これらを回避して後に再起動できるようにすることが可能である。本願明細書に述べられているように、反応行動ベースの制御と、シーケンスされた反応行動の制御との組み合わせが有益である。しかし、本願明細書に述べられるいくつかの実施形態は、必ずしも他の反応または非反応の技術を除外するとは限らない。ビームホーミング行動２９４ｂの実行中、ロボット３０２は、ナビゲーション用のビーコン３０４の方へ移動し、一方で、指向性受信器３１８の信号に応えて、方向付けられたビーム（例、サーボすること）によってその位置あわせを保持する。図３１Ｃは、ナビゲーションビーコン３０４に接近するロボット３０２を示す図である。ロボット３０２がビーム３０６のエッジ３２０に追従するときに、ロボット３０２は、矢印３０８で示されるようにその進路を調整する。図３１Ｃに示されるように、ロボット３０２は、ビーコン３０４から全方向に横方向に投射された、近接フィールドエミッション（または「フォースフィールド」）に遭遇したときに、ビーコン３０４の方への移動を停止する。

シーケンスされた反応行動の一部として好適である別の行動として、指向性受信器３１８が、無指向性受信器３２２よりも遠隔で、（例えば、コリメーションおよび閉じ込めによって）より高感度となるように選択された場合、無指向性センサ３２２が受信しないにもかかわらず、指向性受信器３１８は、フォースフィールドエミッション３１０を受信することが可能である。この場合、指向性センサ３１８を使用して、代替的に、フォースフィールドエミッション３１０上に帰還することが可能である。この場合、別の行動がシーケンス内に提供され、センサベースの許可条件が、フォースフィールド３１０を指向性センサ３１８内で認知するという条件であること、およびホーミングがこのエミッション３１０上にあることを除いて、トラクタホーミング行動２９４ｂと同一である。行動の強固性の一例として、この行動は、他の行動を変更すること無く、または他のプロセスを中断すること無く、反応行動のシーケンスに任意に加えることが可能であり、より信頼性のあるいずれかの経験的な根拠に基づいて、既存のトラクタホーミング行動２９４ａより高いか、または低い優先度を有する。

近接フィールド３１０を検出すると、ロボット３０２は、フィールド整列行動２９４ｃを実行する。図２８は、フィールド整列行動２９４ｃを示す図である。示されるように、アービタ２５２は、少なくともホーミングリクエスト状態またはリクエストがアクティブになり、いずれかのフィールド整列リクエストがアクティブになるか、または近接フィールド３１０が無指向性センサ３２２において認知されるまで、（最も高い優先度の候補の）実行を許可しない（後者は、ロボット３０２が、方向付けられたビーム３０６に遭遇する前に、近接フィールド３１０に偶発的に「巡り合う」ときに、行動シーケンスがフィールド整列２９４ｃへ進むことを許可する）。フィールドも同様に、状態マップ上のロボット３０２の現在の位置において予想されるものに限定することが可能である。これらの条件が満たされると、アービタ２５２は、フィールド整列行動２９４ｃの実行を許可することが可能であり、中止条件は、上述したようにプランナ２５３によって管理される。フィールド整列行動２９４ｃは、基本的にその場でロボットを回転または旋回させる（５４４）。可能性のあるビーム方向は、ビームアイデンティティ（例えば、ドック３４０に向かって、ドック３４０に対して左ビーム３５０に追従することは、ロボット３０２が時計回りに旋回することを、右ビーム３６０に追従することは、反時計回りに旋回することを意味する）、または他の状態、あるいは情報に基づいて判断することが可能である。ロボット３０２は、より短いと予想される方向か、またはランダムに旋回することが可能である。無指向性または無方向性受信器３２２は、方向付けられたビーム３０６を検出し（５４６）、行動２９４ｃを終了する。状況に応じて、行動２９４ｃは、更なる条件が満たされるまで終了せず、指向性ビーム３０６は、指向性受信器３１８内に存在しない（これは、ロボット３０２が、ドック３４０を横断して回転する可能性を増加させる）。フィールド追従リクエストは、上述のように、行動自体によって（５４８）、プランナ２５３によって、または他の方法によって、シーケンスされた反応行動のシーケンスを継続するように設定される。

したがって、図３１Ｄに示されるように、ロボット３０２がビーコン３０４に面したときに、ロボット３０２は、旋回操縦を開始して（例えば、中心間距離上に駆動ホイールを有するか、またはホロミックな駆動を有する差動駆動ロボット、または高度に操縦可能なロボットのためのその場旋回、他の構成のための略その場旋回）、第１の方向付けられたビーム３０６のビームの符号化に基づいて、ロボットの駆動方向を他の方向付けられたビーム３１４の方へ右または左に変更するので、ロボット３０２は、指向性受信器３１８によって近接フィールド３１０を検出することができる。ロボット３０２は、指向性受信器１０６によってもはや近接ビーム３１０を検出しなくなると、旋回操縦を停止する。

ロボット３０２は、方向付けられたビーム３０６に遭遇する前に、近接フィールド３１０に遭遇する場合がある。この場合、ロボット３０２は、ビーム整列行動２９４ａまたはビームホーミング行動２９４ｂを実行しない。代わりに、ロボット３０２は、近接フィールド３１０の符号化を認識し、フィールド整列行動２９４ｄを実行する。

ロボット３０２が、指向性受信器２１８によって近接フィールドビーム３１０をもはや検出しないとき、ロボット３０２は、フィールド追従行動２９４ｃを実行する。

図２９は、フィールド追従行動２９４ｄを示す図である。示されるように、アービタ２５２は、少なくともホーミングリクエスト状態またはリクエストがアクティブになり、フィールド追従リクエストがアクティブになるまで、（最も高い優先度の候補の）実行を許可しない。上述のように、これは、シーケンスをより容易に放棄して強固性を保つ場合に、単純にフィールド追従リクエストに限定することが可能である。フィールドは、状況に応じて、予想されるものに限定される。これらの条件が満たされると、アービタ２５２は、中止条件に従属する、フィールド追従行動２９４ｄの実行を許可することが可能である。フィールド追従行動２９４ｃは、上述のように交互に半径を減じた曲線を使用して、近接フィールドエミッション３１０のエッジ３１２に追従する（５５４）。無指向性センサ３２２は、信号強度に基づいて、ビームの存在を反映する１ビットの真−偽値を返すように構成することが可能である。無方向性／無指向性受信器３２２が、次の方向付けられたビーム３１４、すなわち開始ビームを検出すると（５３４）（この検出は、ビーコン３０４の予想されるビームに限定される、および／またはロボット３０４の位置状態に基づく）、行動は終了できる状態にある。状況に応じて、指向性受信器３１８が、（近くの白色のドアまたは壁の角部のような、高反射性の表面からの反射によって、無指向性検出器３２２が開始ビーム３１４を尚早に検出する場合を除外する傾向にある）開始ビーム３１４を検出しなくなるまで、行動２９４ｄは、さらにチェックを行って進行する。状態は、シーケンスされた反応行動、すなわち開始リクエストのシーケンスを継続するように設定される。行動２９４ｃがこの状態自体を設定するか（５５８）、またはプランナ２５３がこれを制御することが可能である。

図３１Ｅに示されるように、フィールド追従行動２９４ｄ中に、ロボット３０２は、ビーコン３０４周辺に結果として生じた弧形内を動かされ、一方で、指向性受信器３２２を経て近接ビーム３１０のエッジ３１２に追従する。ロボット３０２は、ロボットのエミッションセンサ３１８および３２２上の、フォースフィールドエミッション３１０の受信信号強度を監視することによって、フォースフィールド３１０のエッジ３１２に追従する。弧形を動かす一実施例では、ロボット３０２の、近接ビーム３１０のエッジ３１２に沿った「ジグザグ」の前後進を伴い（例えば、「バングバング」サーボイング、または１ビットの真−偽の検出を使用した追従、および徐々に旋回半径を減少させる最初は弧状の前進運動（例、螺旋形））、ロボット３０２は、無指向性受信器３２２によって、近接ビーム３１０のエミッションのフィールドへの出入りを検出する。別の実施例では、ロボット３０２は、フォースフィールド３１０内の時間またはフォースフィールド３１０のタイムアウトに基づいて、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：比例−積分−微分）制御システムを使用して、フォースフィールドのエッジ３１２に追従する。ＰＩＤ制御システムは、ロボット３０２の弧形を制御する。ロボット３０２は、駆動ホイール１３２および１３４の両方が前進方向に駆動されるように、駆動ホイール１３２および１３４の両方に対して、速度を減じた（例、カバレッジ速度の５０％未満）操縦を実行する。これは、移行および敷居の横断を容易にする。ロボット３０２は、通常ゲートウェイビーム３１６によってカバーされる領域を通る。図３１に示されるように、ロボット３０２が、第２の指向性ビーム３１４に入り、指向性受信器３１８がもはや方向付けられたビーム３１４を検出しないことを、無指向性受信器３２２が検出するまで、ロボット３０２は、近接ビーム３１０のエッジ３１２への追従を継続する。述べられたように、両方の基準を満たすことで、ロボット３０２が、白色のドアのような隣接する物体で反射したビームエミッションを検出しないようにすることを助力する。

図２９は、開始動作２９４ｅを示す図である。示されるように、アービタ２５２は、開始リクエストがアクティブになり、ホーミングリクエストも必要となり得るまで、（最も高い優先度の候補の）実行を許可しない。開始動作２９４ｅは、開始ビーム３１４内の無指向性検出器３２２によって最後の位置を仮定し、また、開始ビーム３１４を略横断し、開始ビーム３１４の近似方向においてフィールド３１４／ビーコン３０４から離れて湾曲する方向を取る（例えば、ロボット３０２が左から右に横断して、時計回りに湾曲した場合、およびロボット２０２が逆方向に横断して、反時計回りに湾曲した場合に、ドック３４０に面する）。状況に応じて、ロボット３０２は、無指向性センサ３２２において開始ビーム３１４が検出されなかったときに、開始ビーム３１４へ戻るようにサーボすることによって、開始ビーム３１４の範囲内に留まろうとすることが可能である。所定の時間（例、５秒）または距離（例、１ｍ）、あるいは障害物に接触した後、行動は終了できる状態にある。この時点で、プランナ２５３は、ホーミングリクエスト（および、例えば、トポロジカルマップの位置状態の更新、および保持されていれば、ナビゲーションモードの状態のクリアまたはリセット）を終了することが可能であり、反応行動は、以降の部屋におけるロボットのカバレッジ作業を開始する（または、バッテリが充電されていれば、マップの位置状態に基づいて、ドックの方向で別のホーミングリクエストを開始することが可能である）。プランナ２５３は、また、別のホーミングリクエストを直ちに開始するか、または、ロボット３０２が、部屋から部屋へ進む、例えば、部屋に直接移動するか、遠位または遠隔の部屋から移動するように、マップの位置状態に基づいて、現在のホーミングリクエストの変数をリセットすることも可能である。

すなわち、図３１Ｆに示されるように、フィールド追従行動２９４ｃが完了すると、ロボット３０２は、図３０に示されるように、離脱ビーコン行動２９４ｅを実行することが可能であり、これは、ロボット３０２がビーコン３０４から離れる移動を伴う。別様には、これは、旋回および開始として実行することができる、および／または開始ビーム３１４および無指向性受信器３２２によって案内することができる。例えば、図３１Ｇは、ロボット３０２が方向付けられたビーム３１４のエッジを通過するときに、ロボット３０２が、ナビゲーションビーコン３０４から離れて旋回して、第２の領域に面していることを示す図である。ロボット３０２が、無指向性受信器３２２によって第２の方向付けられたビームエミッション３１４を検出した場合、ロボット３０２は、ビーコン３０４から離れるように動かされる。ロボット３０２が、無指向性受信器３２２によって第２の方向付けられたビームエミッション３１４を検出しなかった場合、ロボット３０２は、図３１Ｈに示されるように、ゲートウェイに弧状に動いて戻ることを回避するために旋回することなく、前進方向に移動する。離脱ビーコン行動２９４ｅの別の実施例は、ロボット３０２が、走行距離計測法（または、例えば、プランナ２５３が、ビームが次のビーコンのビームまたはマップによるフィールドと整列した時点で行動のシーケンスを再開する、遠位または遠隔の部屋の横断シーケンスを含むときの、シーケンス内の次のビーコン）を使用して、特定の方向にロボット自体を整列するステップと、現在のビーコン３０４から放射されたビームのうちのいずれかからのガイドを用いずに、その方向に移動するステップとを含む。図３１Ｇは、ロボット３０２がマイグレーションを終了したときの、ナビゲーションビーコン３０４から遠ざかる移動を示す図である。

マイグレーション中に、ロボット３０２は、それぞれのナビゲーションビーコン３０４に遭遇し、一方でベースステーション３４０から離れた時点で、第１および第２の方向付けられたビーム３０６および３１４それぞれのビームの符号化を、メモリ内に格納する。ベースステーション３４０に戻るために、ロボット３０２は、カバレッジ行動を行い、一方でホーミングリクエストをオンにし、その結果、適切なビーム３０６および３１４をそれぞれ発見し、対応する符号化を行って、ベースステーション３４０に戻る一連の遭遇したビームに追従する。一実施例では、ロボット３０２は、ナビゲーション用のビーコン３０４と無線（例、無線周波数）で通信して、それぞれの以前に遭遇したビーム３０６、３１４、および３１６を１つずつ独立に作動させて探索し（それ自体をビーム経路内に配置するように、ランダムなバウンドおよび／または障害物追従を使用して部屋を横断する）、ベースステーション３４０に戻るそれぞれのビームに追従することができる。

別の実施例（図示せず）では、ナビゲーションビーコンは、少なくとも１つ、２つ、または３つのビーム信号を放射することが可能であり、これらのビームは、フェンス／ゲートビーム（本願明細書では「黄色」と称されるが、実際には、ＩＲ帯域の第１の周波数の第１の変調を有する）と、右側ナビゲーションビーム（「赤色」と称されるが、実際には、「黄色」のビームからのＩＲ帯域における、異なる変調または異なる周波数のうちのいずれかまたは両方を有する）、と左側ナビゲーションビーム（「緑色」と称されるが、実際には、「黄色」および「赤色」のビームからのＩＲ帯域における、異なる変調または異なる周波数のうちのいずれかまたは両方を有する）である。

複数のナビゲーションビーコンが提供される場合、それぞれのビーコンは、そのビームの異なる変調を有するが、フェンス／ゲートビーム、右側ビーム、または、左側ビームのエミッタは、ナビゲーションビーコンの中で整合性のあることが好ましい。

フェンス、ゲート、またはトレイルマーカとしての割り当てに関わらず、一実施例として、ナビゲーションビーコンは、それらのベース周辺の円形領域において、幾何学的に決定されたフォースフィールド（フォースフィールドは、可視光またはＩＲ光ではなく無線周波数ＲＦとすることも可能であるが、同様に「青色」も、実際には、ＩＲ帯域における異なる変調または周波数のいずれかまたは両方である）を放射することが可能である。これは、ロボットに対するその存在を識別することが可能であり、これによって、ロボットは、例えば、（ゲートを介して、またはトレイルマーカを通過して）ナビゲーションビーコン周辺の経路に追従することができる。

ＩＲベースのビーコンシステムは、幾何学的ソリューションを使用するようにデザインすることができ、例えば、ＩＲによって明確なフォースフィールドを提供するために、それ自体の周辺の狭い領域だけを照らすシェード付のフロアランプのような、非限定的な実施例に関する特定の観点に類似する。

フェンスナビゲーションビーコンは、例えば、ナビゲーションビーコンの正面に直接黄色ビームを放射し（０°）、単一のナビゲーションビーム（赤色または緑色）を、６０°の角度で、黄色ビームの右または左側に放射することが可能である。ゲートナビゲーションビーコンは、別の非限定的な実施例として、黄色ビームを正面に、赤色ビームを−６０°で、また、緑色ビームを＋６０°で放射することが可能である。また、例えば、トレイルマーカのナビゲーションビーコンは、赤色ビームを約−６０°で、また、緑色ビームを＋６０°で放射することが可能である。

いくつかの非限定的な実施例では、ナビゲーションビーコンの「ビーム」は、狭い範囲に焦点を合わる必要がなく（したがって、特別なレンズが不要である）、ビームを、相互に干渉させずに、実用的に部屋の大半に光を扇形に広げることが可能である。別様には、例えば、他の光学部品を必要としない標準的なホームベース形のＬＥＤを使用することも可能である。

図２４Ａ、２４Ｂ、および３２Ａ〜Ｅを参照すると、ドッキング行動の優先度（最高から最低まで）は、ドッキングリトライのドッキングバンプ追従２６４ｃと、ドッキングバウンド２６４ｄと、ドッキング急旋回２９６ｃと、ドッキング遠隔ホーミング２９６ｂと、ドッキングローブ追従２９６ａと、ドッキングフィールド追従２９６ｄとを含む。ロボット３０２は、一般的に、適切にドッキングするために、４°未満のスキュー角で、前方からドック３４０に接近しなければならない。

デフォルトのドッキング行動、ドッキングローブ追従２９６ａは、図３２Ａに示されるように、いかなる他のドッキング行動もより高い優先度を持たないときに実行される。ロボット３０２は、左側（赤色）ビーム３５０しか検出しなかったときには、時計回り方向に赤色ビーム３５０のエッジに追従する。ロボット３０２は、右側（緑色）ビーム３６０、または赤色ビーム３５０および緑色ビーム３６０の重複領域を検出したときには、反時計回り方向に緑色ビーム３６０のエッジに追従する。これにより、ロボット３０２は、０°でドック３４０の正面周辺で、最も近いドッキングビーム３５０または３６０の外側に追従し、次いでドッキング接点の右側の通常（０°）のエッジ３６２に追従すると思われる。ロボット３０２は、この行動中にフォースフィールド３７０を検出すると、より正確に追従するために減速する。

ロボット３０２は、３０秒のウィンドウを通じて、無指向性受信器３２２によって検出された信号を記録する。ロボット３０２は、先交差イベント（通常（０°）のエッジ３６２と交差する）の周波数および分散が、約１Ｈｚ以上で分散が約２．５秒以下であることを検出したときに、ロボット３０２が、通常（０°）のエッジ３６２に追従して、ローブ追従行動２９６ａの下で、（予測できる左右の振幅で）エッジ３６２への追従を継続する代わりに、スムーズなホーミング行動を実行することによって、単純に直線に駆動することを判断する。

図３２Ｂを参照すると、ロボット３０２が、ドッキングビーム３５０または３６０に遭遇し、一方で、直線、螺旋、バンプ追従、または壁追従で駆動され、フォースフィールド３７０内に存在せず、また、最後の数秒間に指向性受信器３１８によってドック３４０が検出されなかったときに、急旋回行動２９６ｃが作動される。ロボット３０２は、赤色ビーム３５０を検出したときに、時計回りにドック３４０の方へ弧状に移動する。ロボット３０２は、赤色ビーム３５０または緑色ビーム３６０および緑色ビーム３６０の重複領域を検出したときには、ドック３４０の方へ反時計回りに弧状に動く。ロボット３０２は、他のビーム３５０または３６０を検出するか、指向性受信器３１８によってドック３４０を検出するか、または３６０°を越えて弧状に動いたときには、この行動２９６ｃを中止する。一般的に、次いで、ローブ追従行動２９６ａによって追従される。

図３２Ｃを参照すると、ロボット３０２が、最後の数秒間に無指向性受信器３２２内にフォースフィールド３７０を検出しておらず、指向性受信器３１８によってドック３４０を検出したときに、遠隔ホーミング行動２９６ｂが作動される。ロボット３４０は、赤色ビーム３５０または緑色ビーム３６０を検出した場合には、それらの方へ駆動される。ロボット３４０は、フォースフィールド３７０しか検出しなかった場合、フォースフィールド３７０の方へ駆動される。これによって、ロボット３０２は、あらゆる角度で遠くからドック３４０に接近することができる。ロボット３０２が、無指向性受信器３２２によってフォースフィールド３７０を検出したときには、この行動２９６ｂを中止する。正面からの接近中には、この後に、一般的に、ローブ追従行動２９６ａが続く。側方からの接近中には、この後に、一般的に、フィールド追従行動２９６ｄが続く。

図３２Ｄを参照すると、ロボット３０２が、無指向性受信器３２２によってフォースフィールド３７０を検出し、最後の数秒間に無指向性受信器３２２によって赤色ビーム３５０または緑色ビーム３６０を検出しておらず、また、指向性受信器３１８によって赤色ビーム３５０または緑色ビーム３６０を認知しないときに、フィールド追従行動２９６ｂが作動される。ロボット３０２は、赤色ビーム３５０または緑色ビーム３６０、バンプ、クリフを検出するか、または１ｍ以上移動するまで、ランダムな方向（時計回りまたは反時計回り）に、無指向性受信器３２２によってフォースフィールド３７０のエッジ３７２に追従する。ロボット３０２は、赤色ビーム３５０または緑色ビーム３６０を検出したときには、約１ｍの距離か、または通常（０°）のエッジ３６２に沿って直線にドック３４０から離れて移動するために、バンプが検出されるまで、逆ローブ追従２９６ａを行う。次いで、ロボット３０２は、１８０°旋回するか、またはドック３４０に面するまで旋回する。次いで、動作２９６ｂは中止される。一般的に、ローブ追従行動２９６ａは、ドッキング終了の次に作動する。

図３２Ｅを参照すると、ロボット３０２は、ドッキングビーム３５０および３６０か、または、全てではないが、障害物ドック行動２９６ｅの実行によるいくつかの接近角から、ドック３４０へのロボットの物理的な接近を、完全に、または部分的に塞いでいるときであっても、うまくドッキングすることができる。ロボット３０２は、ドック３４０を捜索しており、また、最後の数秒間に無指向性受信器３２２内にドッキングビーム３５０または３６０を検出し、次いでバンプも検出したときには、ドッキングバウンド行動２６４ｃを作動する。約６６％の確率で、障害物ドック行動２９６ｅはバンプ追従行動２６４ｃを開始し、約３３％の確率で、単純にロボット３０２をバックアップするドッキングバウンド行動２６４ｄを開始し、側方の衝撃に対して１０〜１７０°のランダムな角度で旋回するか、正面の衝撃に対して７５〜２５５°で旋回し、次いで、行動２６４ｄを中止する。バンプ追従行動２６４ｃは、次の条件のうちの１つが生じるまで、ロボットのバンパーによって障害物のエッジに追従する。ａ）ロボット３０２が、約６６％の確率で、指向性受信器３１８によってドック３４０を検出し、無指向性受信器３２２によってドックを検出していない、ｂ）ロボット３０２が、約６６％の確率で、右から左へ通常（０°）のエッジ３６２の交差を検出し、時計回り方向にバンプ追従２６４ｃを行っているか、またはロボット３０２が、左から右へ通常（０°）のエッジ３６２の交差を検出し、反時計回り方向にバンプ追従２６４ｃを行っている、ｃ）ロボット３６２が、無指向性受信器３２２によってフォースフィールド３７０を検出する、ｄ）バンプ追従行動２６４ｃの開始から３０秒が経過した、または、ｅ）ドッキングビーム３５０または３６０が、約５秒を越える間、無指向性受信器３２２によって検出されなかった。

バンプの別の可能な実装は、ロボット３０２がドック３４０の投射位置を記録するステップと、バンプ追従２６４ｃ中に推定のドック位置の方へ選択的に旋回するステップとを含む。ロボット３０２が、通常（０°）のエッジ３６２と交差し、指向性受信器３１８によってドック３４０を検出する度に、ロボット３０２は、オドメトリを使用して、移動方向に沿って、約５フィート（約１５０ｃｍ）向こうのドック３４０の位置を投射する。ロボット３０２は、ドッキング操縦の全体にわたってオドメトリを使用して、ドック３４０の投射位置に対するそれ自体の配向を推定する。

バンプ追従および通常のドッキング方法の一時的な組み合わせによって、ロボット３０２は、これに限定されないが、壁、椅子、箱、およびＩＲドッキングビームの反射を含む、多種多様な障害物の正面にドッキングすることができる。

米国特許第６，５９４，８４４号、名称「ＲＯＢＯＴ ＯＢＳＴＡＣＬＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」では、クリフセンサおよび壁追従センサのような近接センサを開示している。米国特許第６，８８３，２０１号、名称「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ ＦＬＯＯＲ−ＣＬＥＡＮＩＮＧ ＲＯＢＯＴ」では、ｉＲｏｂｏｔ Ｒｏｏｍｂａカバレッジ／クリーニングロボットの全般的な構造、および主およびエッジクリーニングヘッドを詳細に開示している。米国特許第６，８０９，４９０号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＭＯＤＥ ＣＯＶＥＲＡＧＥ ＦＯＲ ＡＮ ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ ＲＯＢＯＴ」では、行動ベースのロボット学の原理に基づいてアービタによって選択された、逃避行動を含む動作制御およびカバレッジ行動を開示している。米国特許第６，７８１，３３８号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ ＬＯＣＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＦＩＮＥＭＥＮＴ」では、仮想壁、すなわち、壁シミュレーション有向ビームを使用してロボットの閉じ込めを開示している。それぞれは、参照することによりその全体が本願明細書に援用される。

本願明細書に記載されたものと組み合わせ可能な他のロボットの詳細および機能は、これらとともに出願された米国特許出願に見出すことが可能である。出願番号＿＿＿＿＿＿＿、名称「ＣＯＶＥＲＡＧＥ ＲＯＢＯＴ ＭＯＢＩＬＩＴＹ」、出願番号＿＿＿＿＿＿＿、名称「ＭＯＤＵＬＡＲ ＲＯＢＯＴ」、および出願番号＿＿＿＿＿＿＿、名称「ＲＯＢＯＴ ＳＹＳＴＥＭ」。上述した出願の内容は参照することによりその全体が本願明細書に援用される。

複数の実施例を説明した。それでもなお、添付の請求項の趣旨および範囲から逸脱することなく、種々の改良を行うことが可能であるものと理解されよう。したがって、他の実施例は、添付の請求項の範囲内である。

Claims (30)

1. ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）であって、
   第１の有界領域（２０４）と、隣接する第２の有界領域（２０６）との間のゲートウェイ（２１０）内に配置された状態で、ゲートウェイマーキングエミッション（２０８、３１６）を伝送するように配置されたゲートウェイビーコンエミッタ（１５２）と、
   方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を前記第１および第２の有界領域に伝送するベクタリングビーコンエミッタ（１５６、１５８）と、
   を備えたナビゲーションビーコンと、
   自律カバレッジロボット（１００、２１２、３０２）であって、
   前記ゲートウェイマーキングエミッション（２０８、３１６）およびベクタリングエミッション（２１６、３０６）に対応するビーコンエミッションセンサ（１０４、１０６）と、
   前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）に信号を送るトランスミッタ（１５６、１５８）と、
   前記ロボットを動かすよう構成された駆動システム（１３０、１３２）と、
   を備える自律カバレッジロボットと、
   を備える、自律ロボットシステムであって、
   前記自律カバレッジロボットは、
   所定の条件が満たされない場合、前記駆動システム（１３０、１３２）を用いて前記ゲートウェイマーキングエミッション（２０８、３１６）の検出に応じて前記ロボットの方向を変え、前記第１の有界領域（２０４）内で前記ロボットを動かし、
   前記所定の条件が満たされる場合、前記駆動システム（１３０、１３２）を用いて前記ロボットを前記ゲートウェイ（２１０）を横切って動かし、前記トランスミッタを用いて前記ビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）に信号を送信し、
   前記ナビゲーションビーコンは、前記ロボットからの信号の受信に応答して、前記ベクタリングエミッション（２１６、３０６）の伝送を開始し、
   前記ロボットは、前記ベクタリングエミッション（２１６、３０６）に従って、前記ゲートウェイ（２１０）を通って前記第２の有界領域（２０６）へ移動する、自律ロボットシステム。
   
2. 前記ロボットは、前記ビーコンエミッションセンサ（１０４、１０６）によって、前記ゲートウェイマーキングエミッション（２０８、３１６）の接触が所定の回数検出された場合に、前記所定の条件が満たされたと判断する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ロボットは、所定の時間が経過した場合に、前記所定の条件が満たされたと判断する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記ロボットは、前記所定の条件が満たされる場合に前記トランスミッタを用いて前記ビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）に信号を送信し、前記ゲートウェイマーキングエミッション（２０８、３１６）の伝送を中断させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記ゲートウェイマーキングエミッション（２０８、３１６）は赤外光を含み、かつ／または前記ビーコンエミッションセンサ（１０４、１０６）は赤外光の伝送を検出するように構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記所定の条件が満たされる場合、前記ロボットは、前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）の検出に応じて、前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）の位置を識別し、前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）によって規定されるエミッション経路（３０８）に関して、前記ロボットによって定められる駆動方向を整列させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）は、スケジュール情報を前記ロボットとやりとりするように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）は、クロスゲートウェイ方向に対して約４５〜９０°の角度（２１６ａ）で、前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を伝送する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記ロボットは、前記所定の条件が満たされない場合に、前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）の前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を遠隔で停止させ、前記ゲートウェイエミッション（２０８、３１６）を作動させ、かつ／または前記ロボットは、無線周波数通信によって、前記ナビゲーションビーコンの前記エミッション（２０８、２１６、２１７、２２６、２３０、３０６、３１４、３１６）を遠隔で作動および停止させる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）は、近接エミッション（２１４、２３２、３１０）をビーコン周辺に横方向に伝送し、前記ロボットは、前記近接エミッション（２１４、２３２、３１０）内への侵入を回避する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記有界領域（２０６）のうちの１つに位置するベースステーション（１８０、２４０）であって、
    前記ロボットを適切にドッキングさせ得るドッキング方向を定めるベース（１８２）と、
    前記ベース内に収容されたロボットの充電器と、
    を備えるベースステーションをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記ベースステーション（１８０、２４０）は、
    前記ベース（１８２）上に載置され、近接ビームを前記ドッキングステーション（１８０）の周囲に横方向に投射するように構成された、無指向性ビームエミッタ（１８６）と、
    前記ベース内に収容され、それぞれが、横方向に有界であり重複する信号ビームのエミッションのフィールド（２４６、２４８）をそれぞれ放射するように構成された２つのナビゲーション用フィールドエミッタ（１９２、１９４）と、をさらに備え、
    前記放射されたフィールド（２４６）のうちの１つは、前記ドッキング方向と整列し、他の前記フィールド（２４８）と重複する横方向のフィールドエッジ（２４４）を規定する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記ベースステーションの前記２つのナビゲーション用フィールドエミッタ（１９２、１９４）は、約６°の重なり角度（３５５）を形成するように配置され、それぞれのエミッタの開口部の角度（１５１、３６１）は、約２０〜３０°であり、かつ／または前記ベースステーションの前記２つのナビゲーション用フィールドエミッタの前記エミッションのフィールド（２４６、２４８）は、赤外光を含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記ロボットは、前記ロボットが動かされる際に、床から細片を除去する床清掃システム（１４０）を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 有界領域間で自律カバレッジロボット（１００、２１２、３０２）をナビゲートする方法において、
    ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）を、隣接する第１および第２の有界領域（２０４、２０６）間のゲートウェイ（２１０）内に配置するステップであって、前記ビーコンが、前記ゲートウェイと交差してゲートウェイマーキングエミッション（２０８）を伝送するように構成されるステップと、
    前記第１の有界領域内に前記カバレッジロボット（１００，２１２，３０２）を配置するステップであって、前記ロボットは、所定の条件が満たされない場合に前記第１の有界領域（２０４）を自律的に横断し、前記ゲートウェイ内で前記ゲートウェイマーキングエミッションに遭遇したときには、前記第１の有界領域（２０４）内に残り、それによって前記第２の領域（２０６）へのロボットのマイグレーションを回避するステップと、
    前記第１の領域（２０４）内で前記所定の条件が満たされる場合に、前記ロボット（１００、２１２、３０２）が前記ビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）に信号を送信するステップと、
    前記ナビゲーションビーコンが、前記ロボットからの信号の受信に応答して、方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を前記第１および第２の有界領域に伝送するステップと、
    前記ロボットが、前記ベクタリングエミッション（２１６、３０６）を検出するステップと、
    前記ロボットが、前記ゲートウェイ（２１０）を通過して、前記検出したベクタリングエミッションに従って、前記第２の有界領域（２０６）へ移動するステップと、を含む、方法。
    
16. 前記第２の領域内への移動が終了したときに、前記ロボット（１００、２１２、３０２）は、前記ベクタリングエミッション（２１６、３０６）を停止させ、前記第２の有界領域（２０６）内で自律的に移動を開始する、および／または前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）は、近接エミッション（２１４、２３２、３１０）を前記ビーコン周辺に横方向に伝送し、前記ロボットは、前記近接エミッション内への侵入を回避する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記所定の条件が満たされている状態で前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を検出するステップは、
    前記ロボット（１００、２１２、３０２）が、ロボットの駆動方向に整列された前記ロボット上の指向性受信器（１０６、２１８、３１８）によって、前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を検出するステップと、
    前記ロボット（１００、２１２、３０２）が、前記ロボットの駆動方向と前記方向付けられたベクタリングエミッションによって規定された経路（３０８）とを整列するステップと、を含む請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前記ロボットが、前記ロボット上の前記指向性受信器（１０６、２１８、３１８）によって前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を検出するように動かされる前に、前記ロボット上の無指向性受信器（１０４、２２２、３２２）によって前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を検出するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）を通過するステップは、
    前記ロボット（１００，２１２，３０２）が、前記エミッション経路（３０８）に沿って前記ビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）の方へ移動するステップと、
    前記ロボットが、前記ビーコンによって放射されたビーコンのビーム周辺部（２１４、２３２、３１０）を検出するステップと、
    前記ロボットが、前記ビーム周辺部（２１４、２３２、３１０）に沿って、前記ゲートウェイ（２１０）を通って前記第２の領域（２０６）に入るように移動するステップと、
    をさらに含む請求項１７に記載の方法。
20. 前記ナビゲーションビーコン（１５０、２０２、２０３、３０４）は、クロスゲートウェイ方向に対して約４５〜９０°の角度（２１６ａ）で、前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）を伝送する、および／または前記ロボット（１００、２１２、３０２）は、前記所定の条件が満たされる場合に、前記ナビゲーションビーコンの前記方向付けられたベクタリングエミッションを遠隔で作動させ、前記ゲートウェイエミッション（２０８）を停止させる、および／または前記方向付けられたベクタリングエミッション（２１６、３０６）は、赤外光を含む、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
21. それぞれの伝送エミッション（２１４、２１６、２０８、２１７、３０６、３１６、３１０、３１４）は、一定期間のランダムオフセットの時分割多重によって区別される、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記ロボットは、駆動方向を定め、
    前記ロボットによって担持された無指向性受信器（１０４、２２２、３２２）と、
    前記ロボットの前方部分に配置され、前記駆動方向から前記ロボットの前記前方部分に入射するエミッションに対応する指向性受信器（１０６、２１８、３１８）と、をさらに備え、
    前記指向性受信器（１０６、２１８、３１８）は、
    前記駆動方向と略整列された第１および第２の開口部（１１０、１１２）を規定する取り付けレセプタクル（１０８）と、
    前記レセプタクル（１０８）内に収容され、前記第１および第２の開口部（１１０、１１２）を介してそれぞれ受信した前記エミッションに対応するようにそれぞれ配置された第１および第２の構成要素受信器（１１４、１１６）であって、それぞれが、前記エミッションに応えてそれぞれの信号を発生するように構成された構成要素受信器（１１４、１１６）と
    を備え、
    前記ロボットの前記制御器（１０３）は、前記構成要素受信器（１１４、１１６）によって発生された前記信号に基づいて、前記駆動方向に関する前記エミッションの位置を判断するように構成される、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記指向性受信器（１０６、２１８、３１８）の前記第１および第２の構成要素受信器（１１４、１１６）は、それらの間に約６°の重なり角（１１１）を形成するように配置され、かつ／または前記指向性受信器（１０６、２１８、３１８）の前記第１および第２の構成要素受信器（１１４、１１６）は、前記ロボットから約３〜５メートル離れて配置されたエミッタを検出することができる、請求項２２に記載の方法。
24. 前記指向性受信器（１０６、２１８、３１８）の前記第１および第２の構成要素受信器（１１４、１１６）は、それぞれの有界領域（２０４、２０６）にある間に、一点に焦点を合わせることができる、請求項２２または請求項２３に記載の方法。
25. 前記ナビゲーションビーコン（１５０）は、
    クロスゲートウェイの方向を定める、前記ゲートウェイ（２１０）内に配置可能なベース（２０２、２０３、３０４）と、
    前記ベース内に収容され、前記クロスゲートウェイの方向内で、ビーム（２０８、３１６）を放射するように配置された、ゲートウェイビームエミッタ（１５４）と、
    前記ベース内に収容され、前記ベース（２０２、２０３、３０４）が前記ゲートウェイ（２１０）内に配置されたときに、それぞれの焦点ビーム（２１６、２１７、３０６、３１４）を放射するように配置された、第１および第２の指向性ビームエミッタ（１５６、１５８）と、
    前記ベース内に配置され、近接ビーム（２１４、２３２、３１０）を前記ビーコンの周囲に横方向に投射するように構成された、無指向性ビームエミッタ（１９０）と、を備える請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記第１および第２の指向性焦点ビーム（２１６、２１７、３０６、３１４）は、前記クロスゲートウェイ方向に対して約４５〜９０°の角度（２１６ａ、２１７ａ）を形成する、請求項２５に記載の方法。
27. 前記第２の領域内に移動するステップが終了したときに、前記ロボットは、自律的にドッキングモードを開始して、前記第２の領域（２０６）内のベースステーション（１８０、２４０、３４０）の方へと動かされる、請求項１５〜２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記ベースステーション（１８０、２４０、３４０）は、
    前記ロボット（１００、２１２、３０２）を適切にドッキングさせることが可能なドッキング方向を定めるベース（１８１）と、
    前記ベース内に収容されたロボットの充電器と、
    前記ベース（１８１）上に載置され、近接ビームを前記ベースステーション（１８０、２４０、３４０）の周囲に横方向に投射するように構成された、無指向性ビームエミッタと、
    前記ベース（１８１）内に収容され、それぞれが、横方向に有界であり重複する信号ビームのエミッションのフィールド（１４６、１４８、３５０、３６０）を放射するように構成された２つのナビゲーション用フィールドエミッタ（１９２、１９４）と、を備え、
    前記放射されたフィールド（１４８、３６０）のうちの１つは、前記ドッキング方向と整列され、他の前記フィールド（１４６、３５０）と重なり合った横方向のフィールドエッジ（３６２）を規定し、
    前記ロボット（１００、２１２、３０２）は、前記ステーション（１８０、２４０、３４０）にドッキングするまで、前記ドッキング方向と整列された、重複するフィールド（１４６、１４８、３５０、３６０）の横方向のフィールドエッジ（３６２）に沿って検出および前進することによって、前記ベースステーション（１８０、２４０、３４０）の方へと動かされる、請求項２７に記載の方法。
29. 前記ベースステーション（１８０、２４０、３４０）の前記２つのナビゲーション用フィールドエミッタ（１９２、１９４）は、約６°の重なり角（３５５）を形成するように配置され、それぞれのエミッタは、約２０〜３０°の開口部の角度（３５１、３６１）を有する、および／または前記ベースステーションの前記２つのナビゲーション用フィールドエミッタ（１９２、１９４）の前記エミッションのフィールドは、赤外光を含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記ロボット（１００、２１２、３０２）は、
    前記ロボット上の無指向性受信器（１０４、２２２、３２２）によって、前記ベースステーション（１８０、２４０、３４０）の前記エミッションを検出し、
    少なくとも１つのフィールドエミッション（１４６、１４８、３５０、３６０）の外側横方向のフィールドエッジを検出するように動かされ、
    前記１つのフィールドエミッションの前記外側横方向のフィールドエッジに沿って、前記重複するフィールド（１４６、１４８、３５０、３６０）の前記整列された横方向のフィールドエッジ（３６２）へ前進し、
    前記整列された横方向のフィールドエッジ（３６２）を検出したときに、前記ステーションにドッキングするまで、前記整列された横方向のフィールドエッジ（３６２）に沿って前進する、請求項２８または請求項２９に記載の方法。
    

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