JP2018142154A

JP2018142154A - 自律走行装置

Info

Publication number: JP2018142154A
Application number: JP2017035570A
Authority: JP
Inventors: 祐太三浦; Yuta Miura; 本田　廉治; Kiyoji Honda; 廉治本田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-09-13

Abstract

【課題】環境地図を正確に作成できる自律走行装置を提供する。
【解決手段】自律走行装置１０は、光を出力および受信する距離測定センサの検出結果を用いて環境地図を作成する地図作成部を含む。地図作成部は、自律走行装置１０の平面視において、自律走行装置１０の進行方向に対して距離測定センサの光の出力方向が略直角となる状態で距離測定センサの検出値が第１閾値以上のとき、検出対象領域に鏡１１０が存在すると判定する。
【選択図】図１７

Description

本発明は、自律走行装置に関する。

光学的手段を用いて環境地図を作成する環境地図作成装置として、レーザレンジファインダを備える環境地図作成装置がよく知られている。特許文献１は、従来の環境地図作成装置を含む自律走行型掃除機の一例を開示している。

特開２０１４−６８３３号公報

鏡に照射された光の入射角と反射角とが等しいため、鏡に対するレーザレンジファインダの位置が特定の位置である場合を除いては、レーザレンジファインダの測定範囲内に鏡が存在する場合でもレーザレンジファインダはその存在を検出できない。

本発明に関する自律走行装置は、光を出力および受信する第１検出部の検出結果を用いて環境地図を作成する地図作成部を含む自律走行装置であって、前記地図作成部は、前記自律走行装置の平面視において、前記自律走行装置の進行方向に対して前記第１検出部の光の出力方向が略直角となる状態で前記第１検出部の検出値が第１閾値以上のとき、検出対象領域に鏡面反射面が存在すると判定する。

上記自律走行装置は環境地図を正確に作成できる。

実施の形態の自律走行装置の平面図。図１の自律走行装置の底面図。自律走行ユニットの側面図。図１の自律走行装置のブロック図。準備制御に関するフローチャート。作成制御の基本処理に関するフローチャート。作成制御の更新処理に関するフローチャート。自律走行装置の第１動作状態を示す模式図。自律走行装置の第２動作状態を示す模式図。自律走行装置の第３動作状態を示す模式図。自律走行装置の第４動作状態を示す模式図。自律走行装置の第５動作状態を示す模式図。自律走行装置の第６動作状態を示す模式図。自律走行装置の第７動作状態を示す模式図。自律走行装置の第８動作状態を示す模式図。自律走行装置の第９動作状態を示す模式図。自律走行装置の第１０動作状態を示す模式図。自律走行装置の第１１動作状態を示す模式図。自律走行装置の掃除動作の一例を示す模式図。保持処理に関するフローチャート。変形例の自律走行ユニットの側面図。

（自律走行装置が取り得る形態の一例）
（１）本発明に関する自律走行装置は、光を出力および受信する第１検出部の検出結果を用いて環境地図を作成する地図作成部を含む自律走行装置であって、前記地図作成部は、前記自律走行装置の平面視において、前記自律走行装置の進行方向に対して前記第１検出部の光の出力方向が略直角となる状態で前記第１検出部の検出値が第１閾値以上のとき、検出対象領域に鏡面反射面が存在すると判定する。
自律走行装置の進行方向に対して第１検出部の出力方向が略直角となる状態で第１検出部が光を出力することにより第１検出部が光を受信できるため、第１検出部の検出対象領域に鏡面反射面が存在する場合に鏡面反射面を検出できる。したがって、環境地図を正確に作成できる。

（２）前記自律走行装置の一例によれば、前記地図作成部は、前記自律走行装置の平面視において、前記進行方向と前記出力方向とが略直角ではない場合、前記第１検出部の検出値が前記第１閾値未満のとき、前記第１検出部の検出対象領域が空白領域、または、鏡面反射面が存在すると判定する。

（３）前記自律走行装置の一例によれば、前記地図作成部は、前記第１検出部の検出結果と音波を出力および受信する第２検出部の検出結果とを用いて前記環境地図を作成し、かつ、前記第１検出部の検出値が第１閾値未満かつ前記第２検出部の検出値が第２閾値未満のとき、前記第１検出部および前記第２検出部に共通する検出対象領域が空白領域であると判定する。
各検出結果に基づいて検出対象領域に鏡面反射面も含めて物体が存在しないことが判定されるため、環境地図の正確性がより高められる。

（４）前記自律走行装置の一例によれば、前記地図作成部は、前記自律走行装置の平面視において、前記進行方向と前記出力方向とが略直角となる状態で前記第１検出部の検出値が第１閾値よりも大きい第３閾値以上のとき、前記検出対象領域に前記鏡面反射面が存在すると判定し、前記第１閾値以上かつ前記第３閾値未満のとき、前記検出対象領域に拡散反射面が存在すると判定する。
これにより、自律走行装置の進行方向と第１検出部の光の出力方向とが略直角となる状態における第１検出部の検出値の大きさに基づいて壁面の性状をより詳細に検出できる。したがって、環境地図を正確に作成できる。

（５）前記自律走行装置の一例によれば、掃除ユニットをさらに含む。
自律走行装置が環境地図作成装置により正確に作成された環境地図に従って走行するため、対象の領域を綺麗に清掃できる。

（実施の形態）
図１〜図４を参照して、自律走行ユニット１の構成について説明する。自律走行ユニット１は自律走行装置１０(図１参照)および柵１００(図３参照)を備える。自律走行装置１０は掃除対象領域の床面を自律的に走行し、床面上に存在するごみを吸引するロボット型の掃除機である。

図３は柵１００の一例である。柵１００は、自律走行装置１０の移動範囲を規定するために用いられる。壁等のように自律走行装置１０の移動範囲を制限する物体が存在しない場所に、柵１００が設定された場合、自律走行装置１０は柵１００を壁等と同様に認識し、柵１００に衝突しないように走行する。一例では、次のように柵１００が利用される。出入口を閉じる扉がない特定の部屋内だけを自律走行装置１０の掃除対象領域に設定したい場合、出入口に柵１００が設置される。この場合、特定の部屋の壁および柵１００により閉じられた領域が形成される。このため、自律走行装置１０は特定の部屋内だけを掃除対象領域として走行できる。

柵１００は台１０１および壁１０２を含む。台１０１は床面に設置される。柵１００の高さは、自律走行装置１０の高さよりも高い。柵１００の高さは、台１０１の底面の位置と壁１０２の頂面の位置との差である。自律走行装置１０の高さは、駆動輪３１における床面との接地面の位置とボディ２０における最も高い部分の位置との差である。

台１０１は任意の材料により構成される。その一例は、透光性を有さない材料、または、透光性を有する材料である。透光性を有さない材料の一例はポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト樹脂、および、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料、または、アルミニウム等の金属材料である。透光性を有する材料の一例はアクリル樹脂およびガラスである。壁１０２は台１０１上に設けられている。壁１０２は光透過物１０３を含む。光透過物１０３は透光性を有する樹脂により構成されている。好ましい例では、壁１０２の全体が光透過物１０３で構成される。図３は壁１０２の好ましい例を示している。

図１および図２に示される自律走行装置１０はボディ２０、一対の走行ユニット３０、掃除ユニット４０、吸引ユニット５０、ごみ箱６０、センサユニット７０、制御ユニット８０、および、電源ユニット（図示略）を備える。ボディ２０は走行ユニット３０、掃除ユニット４０、吸引ユニット５０、ごみ箱６０、センサユニット７０、制御ユニット８０、および、電源ユニットを収容している。走行ユニット３０はボディ２０を走行させる。掃除ユニット４０はボディ２０の下方のごみを掻き上げる。吸引ユニット５０は掃除ユニット４０により掻き上げられたごみをボディ２０内に吸引する。ごみ箱６０は吸引ユニット５０により吸引されたごみを収容する。センサユニット７０は複数のセンサを含む。複数のセンサは検出した信号である検出値を制御ユニット８０に出力する。制御ユニット８０は各ユニット３０、４０、５０、７０の動作を制御する。電源ユニットは各ユニット３０、４０、５０、７０、８０に電力を供給する。

ボディ２０は掃除に適した平面形状を有する。ボディ２０の平面形状の一例は、ルーローの三角形、その三角形とおおよそ同じ形状を有する多角形、これらの三角形あるいは多角形の頂部にＲ面が形成された形状、円形、円形に類似した形状、四角形、または、四角形に類似した形状である。図１および図２に示されるボディ２０の平面形状は、上記三角形あるいは多角形の頂部にＲ面が形成された形状の一例である。

図２に示されるように、ボディ２０は吸込口２１を含む。吸込口２１はボディ２０の下方に存在するごみをボディ２０内に吸引できるようにボディ２０の底面２２に開口している。ボディ２０内には、吸込口２１とごみ箱６０とを連通するダクト（図示略）が設けられている。

図２および図４に示されるように、掃除ユニット４０はメインブラシ４１、サイドブラシ４２、第１の駆動モータ４３、および、第２の駆動モータ４４を含む。第１の駆動モータ４３はメインブラシ４１を回転させる。第２の駆動モータ４４はサイドブラシ４２を回転させる。メインブラシ４１は吸込口２１に配置されている。メインブラシ４１が回転することにより、ボディ２０の下方のごみが掻き上げられる。サイドブラシ４２はメインブラシ４１の側方に設けられている。サイドブラシ４２が回転することにより、ボディ２０周辺の床面のごみが吸込口２１およびメインブラシ４１に案内される。

吸引ユニット５０はごみ箱６０に対してメインブラシ４１とは反対側に設けられている。吸引ユニット５０は電動ファン５１を含む。電動ファン５１はごみ箱６０内の空気を吸引する。電動ファン５１が駆動することにより、メインブラシ４１より掻き上げられたごみがダクトを通過してごみ箱６０内に移動する。

走行ユニット３０は駆動輪３１および走行用モータ３２を有する。走行用モータ３２は駆動輪３１にトルクを伝達できるように駆動輪３１の軸に連結されている。走行用モータ３２が駆動することにより、駆動輪３１がボディ２０に対して回転し、自律走行装置１０が床面上を走行する。自律走行装置１０はキャスター２３をさらに備える。キャスター２３は、ボディ２０の底面の後方部分に設けられている。

センサユニット７０は障害物検出センサ７１、距離測定センサ７２、および、方向検出センサ７３を含む。障害物検出センサ７１は第２検出部の一例である。距離測定センサ７２は第１検出部の一例である。障害物検出センサ７１、距離測定センサ７２、および方向検出センサ７３の数は任意である。図１では、３つの障害物検出センサ７１、１つの距離測定センサ７２、および、１つの方向検出センサ７３がボディ２０に設けられた例を示している。

各障害物検出センサ７１はボディ２０の前方および側方に存在する物体を検出できるようにボディ２０に設けられている。第１の障害物検出センサ７１はボディ２０の前面に設けられている。第２の障害物検出センサ７１はボディ２０における右斜め前方の部分に設けられている。第３の障害物検出センサ７１はボディ２０における左斜め前方の部分に設けられている。障害物検出センサ７１の一例は超音波センサである。超音波センサは音波を出力する出力部、および、反射された音波を受信する受信部を含む（いずれも図示略）。障害物検出センサ７１が物体を適切に検出できる測定範囲である検出対象領域は例えば障害物検出センサ７１から基準距離だけ前方側に直進した範囲である。基準距離の一例は２０ｃｍである。障害物検出センサ７１は受信部が受信した音波を電圧に変換し、変換した電圧値を検出値として取得する。受信部が受信した音波を変換した電圧値は受信部が受信した音波の強度が高くなるにつれて高くなる。

距離測定センサ７２はボディ２０の周囲の全体に存在する物体を検出できるようにボディ２０に設けられている。距離測定センサ７２の一例はレーザレンジファインダである。レーザレンジファインダは光を出力する出力部、および、反射された光を受信する受信部を含む（いずれも図示略）。好ましい例では、距離測定センサ７２は平面視においてボディ２０の中央部かつ頂部に設けられる。距離測定センサ７２の出力部は床面に垂直な軸まわりでボディ２０に対して回転可能である。距離測定センサ７２の測定範囲である検出対象領域は主に、床面に垂直な軸まわりにおいて出力部が回転する角度範囲、および、その軸を中心とする円または扇の半径により決められる。この半径は物体の検出に適した強度を有する光が到達する距離である。出力部が回転する角度範囲の一例は３６０°である。円または扇の半径の一例は２００ｃｍである。距離測定センサ７２は受信部が受信した光を電圧に変換し、変換した電圧値を検出値として取得する。受信部が受信した光を変換した電圧値は受信部が受信した光の強度が高くなるにつれて高くなる。

方向検出センサ７３は自律走行装置１０の方向を検出できるようにボディ２０に設けられている。一例では、方向検出センサ７３はボディ２０の中心から後方部分に向かう方向に対してボディ２０の周囲の壁面の面方向がなす角度を検出する。方向検出センサ７３の一例はジャイロセンサである。方向検出センサ７３は平面視においてボディ２０の中央部かつボディ２０内部に設けられている。

制御ユニット８０は制御部８１および環境地図作成装置８２を含む。環境地図作成装置８２は地図作成部８３および記憶部８４を含む。制御部８１および地図作成部８３は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）のような半導体集積回路を含む。制御部８１は操作部(図示略)から入力された信号および制御プログラムに基づいて自律走行装置１０を制御する。操作部の一例は、自律走行装置１０に設けられた操作パネル、または、自律走行装置１０に対応するリモートコントローラである。地図作成部８３は障害物検出センサ７１の検出結果および距離測定センサ７２の検出結果を用いて環境地図を作成する。環境地図の作成手法の一例はＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）である。記憶部８４は例えばフラッシュメモリのような不揮発性の半導体記憶素子を含む。記憶部８４は自律走行装置１０の制御に関連する各種の情報、および、地図作成部８３により作成された環境地図等を記憶する。各種の情報は制御部８１により実行される制御プログラム、および、そのプログラムにおいて参照されるパラメータである。

制御ユニット８０は環境地図を作成するための地図作成制御を実行する。地図作成制御は準備制御（図５参照）および作成制御（図６および図７参照）を含む。準備制御は自律走行装置１０の基準位置を設定するために実行される。作成制御は設定された基準位置を元に環境地図を作成するために作成準備制御の終了後に実行される。作成制御は基本処理（図６参照）および更新処理（図７参照）を含む。基本処理では、所定の地点毎に局所地図を作成し、環境地図に反映する。作成された環境地図は記憶部８４に記憶される。更新処理は、柵１００および鏡面反射面の一例である鏡の少なくとも一方が存在するか否かを判定し、少なくとも一方の存在が検出された場合にその結果を基本処理で作成された環境地図に反映する。制御ユニット８０は、基本的には次のように環境地図を更新する。距離測定センサ７２の検出値が第１閾値以上である場合、制御ユニット８０はその検出値に対応する実際の領域である検出対象領域に壁等の物体が存在すると判定し、環境地図上における対応する領域に物体が存在する情報を記入する。距離測定センサ７２の検出値が第１閾値未満である場合、制御ユニット８０は、検出値に対応する実際の領域である検出対応領域が壁等の物体が存在しない空白領域であると判定し、環境地図上における対応する領域に空白を示す情報を記入する。なお、第１閾値は試験等により予め設定される。第１閾値の一例は距離測定センサ７２の検出距離の上限値の検出対象領域に存在する壁面（拡散反射面）に拡散反射された光を受信したときの距離測定センサ７２の検出値の下限値である。

図５は準備制御の一例である。ステップＳ１１では、制御ユニット８０は距離測定センサ７２に光を出力させる。ステップＳ１２では、制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出結果を用いて局所地図を作成し、局所地図を初期状態の環境地図に反映し、環境地図に含まれる壁のうち最も近い壁を基準壁として設定する。一例では、初期状態の環境地図は空白の地図である。ステップＳ１３では、制御ユニット８０は、基準壁に対する自律走行装置１０の位置および姿勢が基準状態となるように走行ユニット３０を制御する。基準状態は、自律走行装置１０の前後方向が基準壁に沿い、かつ、ボディ２０の側部と基準壁との間隔が所定間隔となる状態である。好ましい例では、自律走行装置１０が基準状態である場合にサイドブラシ４２の一部が基準壁に接触するように所定間隔が設定される。ステップＳ１４では、制御ユニット８０は自律走行装置１０が基準状態に設定された位置を基準位置として設定する。これにより、準備制御が完了する。

図６は作成制御の基本処理の一例である。制御ユニット８０は準備制御の完了後に作成制御の基本処理を開始する。ステップＳ２１では、制御ユニット８０は、自律走行装置１０を壁面に沿って予め設定された所定距離（以下「設定距離」という）だけ移動させる。好ましい例では、設定距離は距離測定センサ７２の測定範囲の半径以下である。設定距離の一例は１５０ｃｍである。自律走行装置１０の移動距離が設定距離に到達する前に自律走行装置１０の前方に壁面が検出された場合、制御ユニット８０は、前方の壁面に対する自律走行装置１０の位置および姿勢が基準状態となるように走行ユニット３０を制御する。また自律走行装置１０の移動距離が設定距離に到達する前に、距離測定センサ７２によって環境地図作成済みの領域になってしまう場合、制御ユニット８０は、環境地図作成済みの領域と環境地図未作成の領域との境界に位置したときに移動を停止させる。

ステップＳ２２では、制御ユニット８０は、自律走行装置１０が設定距離だけ移動したこと、または、自律走行装置１０が基準状態であることに基づいて、自律走行装置１０がその場に保持されるように走行ユニット３０を制御する。ステップＳ２３では、制御ユニット８０は、測定範囲の全部に光が順次出力されるように距離測定センサ７２を制御する。ステップＳ２４では、制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出結果を用いて局所地図を作成し、局所地図を環境地図に反映する。ステップＳ２５では、制御ユニット８０は、自律走行装置１０の位置が基準位置に戻ったか否かを判定する。ステップＳ２５の判定結果が肯定の場合、制御ユニット８０は、基本処理を終了する。ステップＳ２５の判定結果が否定の場合、制御ユニット８０は、基本処理を継続する。基本処理が終了することにより作成制御が終了する。

障害物検出センサ７１のうちの１つの検出対象領域が基本処理で作成された環境地図の空白領域を含む位置に自律走行装置１０が移動したとき、制御ユニット８０は更新処理を開始する。制御ユニット８０は更新処理が継続している期間に亘り基本処理を中断する。制御ユニット８０は更新処理が継続している期間に亘り自律走行装置１０を一定の速度で移動させている。自律走行装置１０の移動速度は任意に設定可能である。自律走行装置１０の移動速度の一例は、基本処理において自律走行装置１０が設定距離だけ移動するときの移動速度よりも遅い。

図７は更新処理の一例である。ステップＳ３１では、制御ユニット８０は、障害物検出センサ７１の音波を受信したか否かを判定する。障害物検出センサ７１の検出値が第２閾値以上の場合、制御ユニット８０は障害物検出センサ７１が音波を受信したと判定する。障害物検出センサ７１の検出値が第２閾値未満の場合、制御ユニット８０は、障害物検出センサ７１が音波を受信していないと判定する。第２閾値は試験等により予め設定される。第２閾値の一例は、障害物検出センサ７１の検出距離の上限値の検出対象領域に存在する壁面に反射された音波を受信したときの検出値の下限値である。

ステップＳ３１の判定結果が肯定の場合、ステップＳ３２において制御ユニット８０は、障害物検出センサ７１の検出対象領域に柵１００が存在すると判定し、ステップＳ４１において空白を示す情報から柵１００が存在する情報に環境地図を更新する。制御ユニット８０は、柵１００を自律走行装置１０の進入禁止のための擬似壁として壁面とは性状が異なる物体であると認識し、環境地図を更新する。一例では、制御ユニット８０は、柵１００が存在する領域を自律走行装置１０が進入することを禁止する領域として認識する。制御ユニット８０は、環境地図における柵１００が存在する領域をマークとして設定する。ステップＳ３１の判定結果が否定の場合、ステップＳ３３において制御ユニット８０は、自律走行装置１０の進行方向に対して略直角となる距離測定センサ７２の光の出力方向に空白領域が存在するか否かを判定する。

ステップＳ３３の判定結果が肯定の場合、ステップＳ３４において制御ユニット８０は、自律走行装置１０の進行方向に対する距離測定センサ７２の光の出力方向が略直角となるようにして光を出力する。そしてステップＳ３５において制御ユニット８０は、距離測定センサ７２が光を受信したか否かを判定する。制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出値が第１閾値以上の場合、距離測定センサ７２が光を受信したと判定し、距離測定センサ７２の検出値が第１閾値未満の場合、距離測定センサ７２が光を受信していないと判定する。ステップＳ３５の判定結果が肯定の場合、ステップＳ３６において制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出対象領域の空白領域に鏡が存在していると判定し、ステップＳ４２において空白を示す情報から鏡が存在する情報に環境地図を更新する。ステップＳ３５の判定結果が否定の場合、ステップＳ３７において制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出対象領域に物体が存在しない、すなわち検出対象領域が空白領域であると判定する。そしてステップＳ４３において制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出対象領域の空白を示す情報を更新しない。なお、制御ユニット８０は、ステップＳ４３において環境地図に改めて空白を示す情報を記入してもよい。

ステップＳ４１〜Ｓ４３の処理後またはステップＳ３３の判定結果が否定の場合、ステップＳ３８において制御ユニット８０は、自律走行装置１０が空白領域を通過したか否かを判定する。ステップＳ３８の判定結果が否定の場合、制御ユニット８０は、更新処理を継続する。ステップＳ３８の判定結果が肯定の場合、制御ユニット８０は、更新処理を終了する。なお、ステップＳ３８の判定における空白領域は、更新処理を実行する直前の基本処理で作成された環境地図の空白領域を示す。

制御ユニット８０は更新処理を終了した後、再び基本処理を実行する。詳細には、制御ユニット８０は基本処理において環境地図の空白領域を自律走行装置１０が通過した位置で自律走行装置１０の移動を停止させ、距離測定センサ７２に光を出力させる。制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出結果に基づいて局所地図を作成し、環境地図に反映する。この局所地図に空白領域が含まれる場合、制御ユニット８０は再び更新処理を実行する。

図８〜図１８は、自律走行装置１０による環境地図の作成動作の一例を示す。なお、図８〜図１８において各壁面Ｗ１〜Ｗ６のうちの太線で示された壁面は、地図作成部８３によって作成済みの環境地図の領域を示す。

図８に示されるように、掃除対象領域となる部屋Ｒは、平面視において略Ｌ字状を有する。部屋Ｒは、第１壁面Ｗ１、第２壁面Ｗ２、第３壁面Ｗ３、第４壁面Ｗ４、第５壁面Ｗ５、および、第６壁面Ｗ６を有する。第１壁面Ｗ１は第３壁面Ｗ３および第５壁面Ｗ５と対向する。第２壁面Ｗ２は第４壁面Ｗ４および第６壁面Ｗ６と対向する。第２壁面Ｗ２の一部には、廊下と繋がる開口部分が設けられている。廊下は例えば他の部屋（図示略）と繋がっている。開口部分には柵１００が配置されている。柵１００は、開口部分の幅方向の略全体に亘り延びている。第６壁面Ｗ６の一部には、姿見の鏡１１０が取り付けられている。

図８に示されるとおり、第１動作状態として自律走行装置１０は、環境地図作成に当たり、図中の破線円のように距離測定センサ７２の光を３６０°に亘って順次出力させて自律走行装置１０の周囲の壁面を検出する。自律走行装置１０は距離測定センサ７２の検出結果を用いて局所地図を初期状態の環境地図に反映するとともに、第２壁面Ｗ２が最も近い壁面と判定し、第２壁面Ｗ２を基準壁に設定する。

図９に示されるように、第２動作状態として自律走行装置１０は、障害物検出センサ７１の検出結果に基づいて第２壁面Ｗ２に対して基準状態となるように第２壁面Ｗ２に接近し、基準状態となった後にその状態を保持するとともにその位置を基準位置に設定する。そして自律走行装置１０は、方向検出センサ７３の検出結果に基づいて自律走行装置１０の進行方向が第２壁面Ｗ２に沿う方向となるように向きを変更する。

図１０に示されるように、第３動作状態として自律走行装置１０は、基準位置から第２壁面Ｗ２に沿って設定距離だけ移動して距離測定センサ７２の光を出力させる。制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出結果および障害物検出センサ７１の検出結果から自律走行装置１０の周囲の局所地図を作成し、環境地図に反映する。この場合、第２壁面Ｗ２が存在する検出対象領域Ｒ１では、第２壁面Ｗ２に向けて出力された距離測定センサ７２の光が第２壁面Ｗ２で拡散反射することにより、距離測定センサ７２が光を受信する。一方、第２壁面Ｗ２が存在せず、柵１００が存在する検出対象領域Ｒ２では柵１００に向けて出力された距離測定センサ７２の光が柵１００を透過するため、距離測定センサ７２が光を受信しない。このため、自律走行装置１０は検出対象領域Ｒ１に第２壁面Ｗ２が存在し、検出対象領域Ｒ２が空白領域であると判定する。そして自律走行装置１０は環境地図上の検出対象領域Ｒ１に対応する領域に第２壁面Ｗ２が存在する情報を記入し、環境地図上の検出対象領域Ｒ２に対応する領域に空白を示す情報を記入する。

図１１に示されるように、第４動作状態として空白領域に対向する位置に移動した自律走行装置１０は更新処理を実行する。障害物検出センサ７１が音波を受信するので、自律走行装置１０は検出対象領域Ｒ２に柵１００が存在すると判定し、環境地図上の検出対象領域Ｒ２を、空白を示す情報から柵１００が存在する情報に更新する。

図１２に示されるように、第５動作状態として空白領域を通過した自律走行装置１０は基本処理を再び実行する。自律走行装置１０は障害物検出センサ７１により前方に第３壁面Ｗ３を検出するとともに、環境地図上の検出対象領域に対応する領域に第３壁面Ｗ３が存在する情報を記入する。そして自律走行装置１０は、第３壁面Ｗ３と平行するように進行方向を変更し、第３壁面Ｗ３に沿って移動する。

図１３に示されるように、第６動作状態として自律走行装置１０は第３壁面Ｗ３および第４壁面Ｗ４に沿って移動する。第３壁面Ｗ３に沿って移動している自律走行装置１０が障害物検出センサ７１により前方に第４壁面Ｗ４を検出したとき、移動を停止し、進行方向が第４壁面Ｗ４と平行するように自律走行装置１０の向きを変更し、第４壁面Ｗ４に沿って移動する。このとき、自律走行装置１０は基本処理を実行し、距離測定センサ７２の検出結果を用いて第３壁面Ｗ３の残りの部分および第４壁面Ｗ４が存在する情報を環境地図に記入する。図１３に示される自律走行装置１０の位置で距離測定センサ７２が光を出力したとき、検出対象領域において第４壁面Ｗ４よりも自律走行装置１０の進行方向側に出力した光を受信しない。このため、制御ユニット８０は、第４壁面Ｗ４よりも自律走行装置１０の進行方向側の検出対象領域が空白領域であると判定し、環境地図上の検出対象領域に対応する領域に空白を示す情報を記入する。

図１４に示されるように、第７動作状態として第４壁面Ｗ４が存在しない空白領域に移動した自律走行装置１０は更新処理を実行する。自律走行装置１０は障害物検出センサ７１の音波を受信せず、進行方向と略直角となる方向に出力した距離測定センサ７２の光を受信しないため、進行方向と略直角となる方向の領域が空白領域であると判定する。そして自律走行装置１０は環境地図上の進行方向と略直角となる方向の領域に対応する領域に空白を示す情報を記入する。

図１５に示されるように、第８動作状態として環境地図の空白領域を通過した自律走行装置１０は基本処理を再び実行する。これにより、自律走行装置１０は第５壁面Ｗ５を検出し、第５壁面Ｗ５が存在する情報を環境地図に記入する。そして自律走行装置１０は第５壁面Ｗ５に沿って移動する。

図１６に示されるように、第９動作状態として自律走行装置１０は第５壁面Ｗ５に沿って移動する。このとき、自律走行装置１０は基本処理によって第５壁面Ｗ５の残りの部分と第６壁面Ｗ６とを検出し、第５壁面Ｗ５の残りの部分と第６壁面Ｗ６が存在する情報を環境地図に記入する。図１６に示される自律走行装置１０は距離測定センサ７２の光を出力する。この場合、図１６に示されるとおり、自律走行装置１０は距離測定センサ７２が検出対象領域の一部の領域で光を受信しないため、光を受信しない検出対象領域が空白領域であると判定する。そして自律走行装置１０は環境地図上の検出対象領域に対応する領域に空白を示す情報を記入する。

図１７に示されるように、第１０動作状態として環境地図の空白領域と対向する位置に移動した自律走行装置１０は更新処理において自律走行装置１０の進行方向に対する角度が略直角となるように距離測定センサ７２の光を出力する。この場合、自律走行装置１０は距離測定センサ７２の光を受信するため、環境地図上の検出対象領域を、空白を示す情報から鏡１１０が存在する情報に更新する。そして自律走行装置１０は環境地図の空白領域を通過したとき、再び基本処理を実行する。

図１８に示されるように、第１１動作状態として自律走行装置１０は第６壁面Ｗ６および第１壁面Ｗ１に沿って順に移動して基準位置に戻る。このとき、自律走行装置１０は第６壁面Ｗ６の残りの部分と第１壁面Ｗ１を検出するとともに、第６壁面Ｗ６の残りの部分と第１壁面Ｗ１を環境地図に記入する。そして自律走行装置１０は基準位置に戻ったときに基本処理を終了する。

図１９および図２０を参照して、自律走行装置１０による掃除動作について説明する。
制御ユニット８０は、環境地図を作成後に環境地図に基づいて設定した走行ルート（図１９の二点鎖線参照）に沿って自律走行装置１０を走行させるとともに掃除ユニット４０および吸引ユニット５０を駆動させる。これにより、自律走行装置１０は掃除対象領域の床面を掃除する。図１９では、自律走行装置１０が掃除動作を行う前に、例えばユーザによって柵１００（図１８参照）が取り除かれる状態を示している。

自律走行装置１０は、第２壁面Ｗ２に沿って移動する場合、障害物検出センサ７１の検出結果に基づいて第２壁面Ｗ２に対して基準状態となるように維持する。そして、柵１００が存在していた領域Ｒ３に自律走行装置１０が移動したとき、障害物検出センサ７１が音波を受信しないため、制御ユニット８０は、環境地図と実際の環境とが異なると判定する。この場合、制御ユニット８０は、環境地図を更新せず、環境地図における柵１００が存在する領域を維持する保持処理を実行する。保持処理は、環境地図内を自律走行装置１０が掃除する期間において、図２０に示される手順を所定時間毎に繰り返し実行される。

図２０は保持処理の一例を示している。ステップＳ５１では、制御ユニット８０は、柵１００が存在する領域を環境地図が含むか否かを判定する。ステップＳ５１の判定結果が否定の場合、制御ユニット８０は、保持処理を終了する。ステップＳ５１の判定結果が肯定の場合、ステップＳ５２において制御ユニット８０は、障害物検出センサ７１による検出対象領域に柵１００が存在する領域が含まれているか否かを判定する。

ステップＳ５２の判定結果が否定の場合、制御ユニット８０は、保持処理を終了する。ステップＳ５２の判定結果が肯定の場合、ステップＳ５３において制御ユニット８０は、障害物検出センサ７１が音波を受信したか否かを判定する。

ステップＳ５３の判定結果が肯定の場合、ステップＳ５４において制御ユニット８０は、柵１００に沿って自律走行装置１０を移動させる。制御ユニット８０は、障害物検出センサ７１が受信した音波に基づいて自律走行装置１０が柵１００に対して基準状態を維持するように自律走行装置１０を移動させる。

ステップＳ５３の判定結果が否定判の場合、ステップＳ５５において制御ユニット８０は、柵１００が存在する情報を保持する。言い換えれば、制御ユニット８０は、柵１００が存在する情報を、空白を示す情報に更新しない。そしてステップＳ５６において制御ユニット８０は、環境地図における柵１００に沿って自律走行装置１０を移動させる。

実施の形態の作用について説明する。
部分的に開放された特殊領域を人為的に掃除対象領域に設定し、自律走行装置により掃除させることが必要な場合がある。特殊領域の一例は出入口に扉が設置されていない部屋である。特殊領域を掃除対象領域に設定する方法として、例えば次の第１および第２の方法が挙げられる。第１の方法は、特殊領域を含む閉鎖領域の環境地図を自律走行装置を用いて作成し、作成された環境地図における特殊領域が閉鎖されるように環境地図を編集する方法である。第２の方法は、特殊領域における開放された部分に普通の柵、光学的な柵、または、磁気的な柵を設置することにより開放された部分を物理的、光学的、または、磁気的に閉鎖し、その状態で自律走行装置に特殊領域を掃除させる方法である。光学的な柵の一例は赤外線出力装置である。磁気的な柵の一例は磁気テープである。

自律走行装置１０は、壁等の構造物と柵１００とを識別して環境地図を作成し、環境地図を用いた掃除中に柵１００が検出されない場合でも環境地図上における柵１００に対応する情報を保持し、その環境地図に従って掃除を継続する。このため、自律走行装置１０の掃除中に柵１００が撤去された場合でも、自律走行装置１０は特殊領域だけを清掃する。このように、自律走行ユニット１によれば、自律走行装置１０の掃除中に柵１００が設置された状態を維持することが要求されないため、利便性が高められる。

（変形例）
実施の形態に関する説明は、本発明に従う環境地図作成装置等が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う環境地図作成装置等は、実施の形態以外に例えば以下に示される実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合せられた形態を取り得る。

・実施の形態では、自律走行装置１０による環境地図の作成方法として、自律走行装置１０が停止した状態で得られた情報から局所地図を作成する方法を例示したが、自律走行装置１０が移動しながら取得した情報から局所地図を作成することも可能である。この場合の自律走行装置１０の移動速度は任意に設定できる。一例では、この移動速度は、実施の形態において自律走行装置１０が設定距離だけ移動するときの移動速度よりも遅い。

・制御ユニット８０は、更新処理における空白領域が鏡か否かの判定に関して、距離測定センサ７２の検出値が第３閾値以上か否かの判定をステップＳ３５の判定の後に追加してもよい。第３閾値は、検出対象領域が鏡を含むか否かを判定するための値であり、試験等により予め設定される。第３閾値は、第１閾値よりも大きい値である。制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出値が第３閾値以上の場合、検出対象領域に鏡が存在すると判定し、距離測定センサ７２の検出値が第３閾値未満の場合（検出値が第１閾値以上かつ第３閾値未満の場合）、検出対象領域に壁面（拡散反射面）が存在すると判定する。そして制御ユニット８０は、これら情報を環境地図に反映する。これにより、空白領域が更新処理において空白領域ではない壁面が存在すると判定されたとき、その壁面の性状をより正確に判定できる。したがって、より正確に環境地図を作成できる。

・実施の形態では、光透過物１０３を利用して距離測定センサ７２により柵１００を検出する方法を例示したが、柵１００に光透過物１０３（図３参照）が含まれない場合でも距離測定センサ７２により柵１００を検出することができる。その一例は、図２１に示されるように、自律走行装置１０の高さよりも低い柵１００(以下「変形例の柵１００」という)を用いる方法である。変形例の柵１００は、光透過物１０３を含まない第１形態、および、光透過物１０３を含む第２形態のいずれの形態も取り得る。第１形態では、光透過物１０３に対応する部分が透光性を有しない材料で構成される。第２形態の一例は、実施の形態の柵１００と同様である。自律走行装置１０および変形例の柵１００がそれぞれ同じ床面上に設置された場合、距離測定センサ７２は柵１００よりも高い位置に位置する。距離測定センサ７２から出力された光が柵１００の壁１０２を通過しないため、距離測定センサ７２の検出対象領域に柵１００が存在する場合でも距離測定センサ７２は柵１００を検出しない。障害物検出センサ７１の検出対象領域に柵１００が存在する場合、距離測定センサ７２から出力された音波が柵１００に反射される。このため、障害物検出センサ７１は柵１００を検出できる。制御ユニット８０は、距離測定センサ７２の検出結果が物体非検出かつ障害物検出センサ７１の検出結果が物体検出の場合、障害物検出センサ７１により検出された物体が柵１００であると判定し、環境地図上の対応する領域に柵１００が存在する情報を記入する。

・実施の形態では、第２検出部の一例として音波を利用した障害物検出センサ７１を例示したが、第２検出部は音波以外の方法で物体を検出するものであってもよい。一例では、第２検出部はボディ２０に設けられたバンパーの接触型スイッチであってもよい。制御ユニット８０は、バンパーが物体と接触することによりバンパーが押されてスイッチがオンされることにより物体を検出する。第２検出部に上記スイッチが用いられた場合、上記の変形例の柵１００を用いてもよい。この場合、変形例の柵１００はスイッチに接触可能である。

本発明は、家庭用または業務用の自律走行型掃除機をはじめとして、各種の環境において使用される自律走行型掃除機および自律走行型搬送装置等の自律走行装置に適用可能である。

１０：自律走行装置
４０：掃除ユニット
７１：障害物検出センサ（第２検出部）
７２：距離測定センサ（第１検出部）
８３：地図作成部
１１０：鏡（鏡面反射面）

Claims

光を出力および受信する第１検出部の検出結果を用いて環境地図を作成する地図作成部を含む自律走行装置であって、
前記地図作成部は、前記自律走行装置の平面視において、前記自律走行装置の進行方向に対して前記第１検出部の光の出力方向が略直角となる状態で前記第１検出部の検出値が第１閾値以上のとき、検出対象領域に鏡面反射面が存在すると判定する
自律走行装置。
前記地図作成部は、前記自律走行装置の平面視において、前記進行方向と前記出力方向とが略直角ではない場合、前記第１検出部の検出値が前記第１閾値未満のとき、前記第１検出部の検出対象領域が空白領域、または、鏡面反射面が存在すると判定する
請求項１に記載の自律走行装置。
前記地図作成部は、前記第１検出部の検出結果と音波を出力および受信する第２検出部の検出結果とを用いて前記環境地図を作成し、かつ、前記第１検出部の検出値が第１閾値未満かつ前記第２検出部の検出値が第２閾値未満のとき、前記第１検出部および前記第２検出部に共通する検出対象領域が空白領域であると判定する
請求項１または２に記載の自律走行装置。
前記地図作成部は、前記自律走行装置の平面視において、前記進行方向と前記出力方向とが略直角となる状態で前記第１検出部の検出値が第１閾値よりも大きい第３閾値以上のとき、前記検出対象領域に前記鏡面反射面が存在すると判定し、前記第１閾値以上かつ前記第３閾値未満のとき、前記検出対象領域に拡散反射面が存在すると判定する
請求項１に記載の自律走行装置。
掃除ユニットをさらに含む
請求項１〜４のいずれか一項に記載の自律走行装置。