作業ロボット
【課題】人との接触防止を確実にするとともに、壁際ギリギリまでの作業を可能にし、作業性能の向上を実現する作業ロボットを提供する。
【解決手段】障害物までの距離を測定する距離測定手段と、障害物が移動物体か静止物体かを判別する判別手段と、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する閾値算出手段と、前記距離測定手段により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時に走行を停止させる走行制御手段と、を備え、前記閾値算出手段は前記判別手段による判別の結果に基づいて、障害物が移動物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを減少させ、一方、障害物が静止物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを増大させて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする。
【解決手段】障害物までの距離を測定する距離測定手段と、障害物が移動物体か静止物体かを判別する判別手段と、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する閾値算出手段と、前記距離測定手段により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時に走行を停止させる走行制御手段と、を備え、前記閾値算出手段は前記判別手段による判別の結果に基づいて、障害物が移動物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを減少させ、一方、障害物が静止物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを増大させて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床面上を移動する機能を備えた作業ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人が存在する空間内で走行を行う作業ロボットとしては、下記の特許文献１〜５が提案されている。
【特許文献１】特開昭５９−７７５１７（要約書）
【特許文献２】特開平１−１０６２０５（要約書）
【特許文献３】特開昭５８−２４９１０（要約書）
【特許文献４】特開平７−２４８８２４（要約書）
【特許文献５】特開平９−１８５４１２（要約書）
【０００３】
特許文献１のロボットは、非接触式の障害物感知センサーを、左右方向に複数の感知エリアＡ１〜Ａ３に分けて検出するように、車体の左右方向に複数並設し、所定時間間隔ごとに障害物を計測し、Ａ１〜Ａ３の障害物検出の有無の変化に基づいて、障害物が静止物体か移動物体かを判別し、静止物体の場合には回避指令を、移動物体の場合には停止指令を走行手段に出力する。
【０００４】
特許文献２のロボットは、本体から周囲の障害物までの距離を所定時間毎に計測し、障害物を検知して本体が停止した後、所定時間おきに障害物の位置と幅を算出し、同一の算出結果が連続して得られた場合は障害物が静止していると認識して障害物を回避し、同一の算出結果が得られない時には障害物が移動していると認識して、進行方向に障害物を検出しなくなるまで待機させた後、本体を走行させる。
【０００５】
特許文献３のロボットは、水平方向首振り超音波センサーを用いて、障害物が静止物体か移動物体であるかの識別を行い、固定物の場合には迂回して運行を続け、移動物の場合には一旦停止して、移動物が通過してから運行を継続する。
【０００６】
特許文献４のロボットは、 人体を検出できる１次元アレイ赤外線センサと、人体以外の物体を検知できる超音波センサーとを備え、両方のセンサーの信号から、物体と人体とを区別して検知し、人体を検知した場合、搬送装置の移動を中止し、人体に対して警告を発する。
【０００７】
特許文献５のロボットは、障害物までの距離を検出する距離センサーと、人体から放射される赤外線を検出可能な赤外線センサーを有し、距離センサーが障害物を検出した時に、赤外線センサーでその障害物が人体かどうかを判断し、人体の場合は、停止し、一定時間待機するとともに、一定時間を経過してもなお障害物が存在する場合には回避動作に移り、障害物が無くなれば走行を再開する。また、障害物が人であった場合には、前方からの移動を促すメッセージを表示、または発音したり、回避方向を表示もしくは発音する。
【発明の開示】
【０００８】
人が存在する空間内で走行を行いながら、清掃などの作業を行うロボットでは、障害物として、壁や柱などの静止障害物と、人などの移動障害物とが存在する。
このようなロボットでは、非接触障害物検知センサーによって障害物を検知し、ロボットが障害物に接触しないように、障害物との間に所定の間隔（以降、停止間隔とする）を空けて停止するように走行制御を行う。
【０００９】
清掃などの床面作業においては、障害物が壁や柱などの静止障害物の場合は、壁際ギリギリまで隈なく作業するために、停止間隔は短くする必要がある。一方、人などの移動障害物に対しては、障害物が移動するため、接触防止のためには、停止間隔を長くする必要がある。
また、障害物検知センサーは、床面上の小さな凹凸に対する誤検出を防止するために、検知領域を床面より少し上に設定することが多い。この場合、移動障害物が人の場合には、障害物検知センサーがスネより上が検知対象となり、スネに対して飛び出している足のつま先がロボットに接触しやすいという問題があった。
【００１０】
従来の、走行ロボットにおいても、移動障害物と静止障害物を識別する機能を持ったものはある。しかし、その識別結果は、走行停止後の走行パターンの選択（すぐに回避行動に移るか、障害物が無くなるまで待機するかなど）に用いられているのみで、停止間隔を制御する目的で使用されているものは無く、壁際ギリギリの作業ができなかったり、人に接触しやすかったりという問題は解決されていなかった。
【００１１】
したがって本発明の目的は、人との接触防止を確実にするとともに、壁際ギリギリまでの作業を可能にすることで、作業品質の向上を実現する作業ロボットを提供するものである。
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、床面上を移動する移動手段を有する作業ロボットにおいて、障害物までの距離を測定する距離測定手段と、障害物が移動物体か静止物体かを判別する判別手段と、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する閾値算出手段と、前記距離測定手段により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時に走行を停止させる走行制御手段と、を備え、前記閾値算出手段は前記判別手段による判別の結果に基づいて、障害物が移動物体であると判別された場合（移動物体とおぼしき場合）に前記閾値Ｄｘを増大させ、一方、障害物が静止物体であると判別された場合（静止物体とおぼしき場合）に前記閾値Ｄｘを減少させて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、障害物の種別の判別結果に基づき、障害物が人間などの移動物体であると判別された場合には閾値Ｄｘを増大させて、余裕のある距離で停止させることにより、人への接触防止を図っている。そのため、人のつま先などが本作業ロボットに接触するのを確実に防止することができる。
一方、障害物が静止物体であると判別された場合には、前記閾値Ｄｘを減少させて、壁際ギリギリまでの作業を可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において、前記距離測定手段は、走行中に所定間隔毎に、障害物までの距離を繰り返し測定し、前記判別手段は走行中に前記所定間隔毎に、前記判別を繰り返し行い、前記閾値算出手段は前記距離測定手段による距離の測定および前記判別手段による判別を行う毎に前記閾値Ｄｘの更新演算を行うのが好ましい。
この態様によれば、所定間隔毎に、判別を繰り返し行うことにより、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘをきめ細かく、かつ、リアルタイムに算出することができる。
【００１５】
本発明において、前記閾値算出手段は、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に基づいて、前記閾値Ｄｘを算出するのが好ましい。
この態様によれば、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に応じて前記閾値Ｄｘを算出することにより、障害物の実体に応じた適切な閾値Ｄｘを算出することができる。
【００１６】
本発明において、過去の距離計測値Ｍ1 〜Ｍi-1 のうち最小値ＭH を記憶する記憶手段を更に備え、前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が大きい場合に、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｕ増大させるのが好ましい。
この態様によれば、障害物の実体を正確に把握し得ると共に、当該移動物体との距離を十分にとることができる。また、計測誤差である所定値Ａ以下の変化を排除することにより、閾値Ｄｘの値を正確に算出することができる。
【００１７】
本発明において、前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が小さい場合には、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｄ減少させるのが好ましい。
この態様によれば、移動物体が本作業ロボットの前方を横切った場合など、移動物体が去った後、静止物体にロボットを接近させることができる。
【００１８】
本発明において、前記閾値Ｄｘには予め上限値Ｄmax および下限値Ｄmin が設定されているのが好ましい。
この態様によれば、本作業ロボットが障害物に近づき過ぎたり、不必要に遠方で停止するのを防止することができる。
【００１９】
実施例１：
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、本作業ロボットは、床面上を自走するための駆動輪６ａ，６ｂを有する走行アセンブリ１と、床面に対する作業を行う作業アセンブリ２（図２）とを備えている。本作業車は、作業アセンブリ２を交換することにより、床面に対して種々の作業を行うことが可能であ。
【００２０】
走行アセンブリ１：
図１Ａ，Ｂに示すように、走行アセンブリ１は、該走行アセンブリ１の走行を行うための１対の駆動輪６ａ，６ｂと、走行アセンブリ１のバランスをとるための補助輪９ａ，９ｂとを備えている。前記駆動輪６ａ，６ｂは、それぞれ、駆動モータ５ａ，５ｂによって駆動される。駆動モータ５ａ，５ｂは正逆回転可能で、たとえば、マイコンからなる制御手段８によって制御される。
【００２１】
直進走行時には、前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂが同方向に回転することで、走行アセンブリ１は前進または後退することができる。旋回動作を行う際には、前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂがそれぞれ逆方向に回転することにより旋回することができる。前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂの回転の比率を制御することで、走行アセンブリ１はカーブ走行を行うこともできる。したがって、駆動モータ５ａ，５ｂおよび駆動輪６ａ，６ｂは移動手段を構成している。
【００２２】
作業アセンブリ２：
図２に示すように、走行アセンブリ１の後部には、たとえば、床面の清掃を行ったり、あるいは、床面への液剤の塗布等を行う作業アセンブリ２が取り付けられる。なお、作業アセンブリ２は、種々の作業に応じて取り替えられる。
【００２３】
図１Ａに示すように、前記走行アセンブリ１の前部には、複数の超音波式センサ３と、複数の光学式センサ１７とが設けられている。これら複数のセンサのうち、２つの超音波センサ３は、走行アセンブリ１の左右にある障害物までの距離信号を制御手段８に送信する。一方、残りの超音波式センサ３および光学式センサ１７は、走行アセンブリ１の前方にある障害物までの距離信号を制御手段８に送信する。前記超音波式センサ３および光学式センサ１７は、各々、前記走行アセンブリ１の幅方向Ｘに互いに離間して設けられている。
【００２４】
なお、走行アセンブリ１の前部外縁部には、障害物との接触を検知するためのバンパーセンサ１０が設けられている。また、前記回転中心Ｏの近傍には、該回転中心Ｏのまわりの走行アセンブリ１の回転角度（方位）を測定するジャイロセンサ（方位センサ）７が設けられている。
【００２５】
なお、本作業ロボットのより詳しい機器構成については、たとえば、特開２００３−１００８８の液体塗布走行装置を採用することができる。
【００２６】
制御手段８：
図３に示すように、走行アセンブリ１に設けられた前記制御手段８は、ＣＰＵ（演算手段）３０およびメモリ４０を備えている。制御手段８には、超音波センサ３、バンパーセンサ１０および光学式センサ１７が、図示しないインターフェイスを介して接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ３０には、距離測定手段３１、判別手段３２、閾値算出手段３３、走行制御手段３４およびセンサ制御手段３５などが設けられている。
前記ＣＰＵ３０は、該ＣＰＵ３０に接続された各機器からの情報に対応して、メモリ４０に格納されているプログラムや閾値等を随時読み出し、走行制御手段３４を制御すると共に、作業アセンブリ２に対して種々の作業を行わせる。
【００２８】
距離測定手段３１は、前方の障害物を検出する超音波式センサ３や光学式センサ１７からの距離信号に基づき、当該前方の障害物までの距離を演算して測定する。距離測定手段３１は、本ロボットの走行中に、たとえば所定時間毎（たとえば一定の微小時間ごと）に繰り返し障害物までの距離の測定を行う。
【００２９】
判別手段３２は、障害物が移動物体か静止物体かの判別を前記所定間隔毎に行う。
閾値算出手段３３は、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する。閾値算出手段３３は、後述するように、距離測定手段３１による距離の測定および判別手段３２による判別を行う毎に、前記閾値Ｄｘの更新演算を行う。閾値算出手段３３は、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍの変化に基づいて前記閾値Ｄｘを算出する。
【００３０】
走行制御手段３４は、走行アセンブリ１の駆動モータ５ａ，５ｂ（図１Ａ）の制御を行い、駆動モータ５ａ，５ｂを駆動させて本ロボットの走行を行わせる。一方、走行制御手段３４は、距離測定手段３１により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時等に、駆動モータ５ａ，５ｂを停止させ、本ロボットの走行を停止させる。
【００３１】
メモリ４０には、ホールド値記憶部４１および閾値記憶部４２等の記憶部が設けられている。
ホールド値記憶部４１には、距離測定手段３１により測定された過去の距離計測値Ｍ1 〜Ｍi-1 に基づくホールド値（最小値）ＭH が記憶される。
閾値記憶部４２には、上限値Ｄmax および下限値Ｄmin が予め記憶されている。
なお、現在の（更新された）閾値Ｄｘは、前記メモリ４０の閾値記憶部４２に記憶させてもよいし、ＣＰＵ３０の一時的な記憶部に記憶させてもよい。
【００３２】
走行動作の説明：
図４は、ロボットが進行方向の障害物に近づく時の、超音波センサ３からの距離信号に基づき、距離測定手段３１が測定した距離計測値の時間変化の一例を示したグラフである。
図４の折れ線グラフに示すように、前方の障害物が壁などの静止物体の場合（図５Ａ）には、ロボットが障害物に近づくにつれて、前方障害物距離センサーの計測値は単調に（概ね一定の割合で）減少する。
【００３３】
一方、障害物が人などの移動物体であった場合（図５Ｂ）には、超音波センサ３の計測値は、図４の丸印を結んだ折れ線グラフに示すように、ばらつきながら減少しつつ、直前の計測値に対して大きな値をとることもある。超音波距離センサーの計測値がばらつく原因としては、以下の事柄が考えられる。
【００３４】
すなわち、人が移動することにより、本作業ロボットと人（障害物）との距離が変化することや、衣服などにより超音波が減衰され、衣服の細かな動きによって反射波の強度が変化することなどが原因と考えられる。また、図５Ｂに示すように、足や靴など、障害物の形状が複雑であり、ロボットの走行と、人の細かな動きにより、超音波が人に当たる位置が微妙に変化し、反射波の強度が変化することも考えられる。
【００３５】
閾値Ｄｘの算出方法：
停止間隔値Ｄｘつまり閾値Ｄｘを算出する方法の一例について、図６Ａのグラフを用いて説明する。まず、閾値Ｄｘの算出方法の概念について説明する。
【００３６】
１．走行開始時に、ホールド値ＭH を距離計測範囲の最大値（初期値）に設定し、閾値Ｄｘを、予め設定された下限値Ｄmin （この例では１０ｃｍ）に設定する。閾値算出手段３３は、以下に説明するように、距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に基づいて閾値Ｄｘを算出する。本ロボットの走行の結果、今回の距離計測値Ｍi が閾値Ｄｘに達すると、ＣＰＵ３０は走行制御手段３４に本ロボットの走行を停止させる。
【００３７】
２．ここで、走行中に最新の距離計測値Ｍi が、二点鎖線で示す警戒距離Ｃｄ（この例では２ｍ）以下であり、かつ、前記ホールド値ＭH よりも小さい値の時には、当該最新の距離計測値Ｍi を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。前記ホールド値ＭH の変化を、図６Ａのグラフの破線で示す。
【００３８】
３．最新の距離計測値Ｍi が、ホールド値ＭH よりも、所定値（計測誤差範囲）Ａを越えて大きい時は、前述のように、障害物が人などの移動物体である可能性が高い。判別手段３２は、最新の距離計測値Ｍi が、ホールド値ＭH に所定値Ａを加えた値（以下、「誤差加算値」という）ＭH ＋Ａよりも大きい場合には、障害物が移動物体であると判別する。かかる場合には、閾値算出手段３３は、図６Ａの実線のグラフに示すように、判別の度ごとに、閾値Ｄｘを１段階Δｕ増加させる。なお、図６Ａに示すグラフでは、所定値Ａの値を３ｃｍ、増加させる１段階Δｕの値を５ｃｍに設定している。
【００３９】
４．最新の距離計測値Ｍi が、誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きくない場合には、静止物体の可能性が高い。判別手段３２は、最新の距離計測値Ｍi が誤差加算値ＭH ＋Ａ以下の場合には、障害物が静止物体等であると判別する。かかる場合には、閾値算出手段３３は、判別の度ごとに閾値Ｄｘを１段階Δｄ（この例では０．５ｃｍ）減少させる。
なお、移動物体の場合の距離測定値のばらつきを利用して閾値Ｄｘを増加させるのであるから、閾値Ｄｘを減少させる１段階Δｄは、閾値Ｄｘを増加させる場合の１段階Δｕよりも小さく設定するのが好ましい。減少させる１段階Δｄが、増加させる１段階Δｕよりも大きいと、閾値Ｄｘの減少が早く、その結果、閾値Ｄｘが十分な大きさにならなくなるのを防止するためである。
【００４０】
５．閾値Ｄｘが、予め設定された上限値Ｄmax （この例では３０ｃｍ）よりも大きい場合は、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
【００４１】
移動物体を検出した場合：
つぎに、人（移動物体）を検出した場合の距離計測値Ｍi と閾値Ｄｘとの関係について、図６Ａに基づいて具体的に説明する。
距離計測値Ｍ1 〜Ｍ4 ：距離計測値Ｍ1 〜Ｍ4 は、警戒距離Ｃｄよりも大きいため、破線で示すホールド値ＭH は初期値のままである。また、閾値Ｄｘも初期値である下限値Ｄmin に設定されたままである。
距離計測値Ｍ5 ：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値であるので、当該距離計測値Ｍ5 を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。なお、閾値Ｄｘは、依然、下限値Ｄmin のままである。
【００４２】
距離計測値Ｍ6 〜Ｍ8 ：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、閾値Ｄｘを１段階Δｕづつ増加させる。一方、ホールド値ＭH は変化しない。
距離計測値Ｍ9 〜Ｍ10：誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄだけ減少させる。距離計測値Ｍ10は警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値なので、距離計測値Ｍ10を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。
【００４３】
距離計測値Ｍ11：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、閾値Ｄｘを１段階Δｕ増加させる。その結果、閾値Ｄｘが上限値Ｄmax を越えて大きくなったので、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
距離計測値Ｍ12〜Ｍ15：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値であるので、当該距離計測値Ｍ12〜Ｍ14を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。一方、誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。
【００４４】
距離計測値Ｍ16：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、閾値Ｄｘを１段階Δｕ増加させた結果、閾値Ｄｘが上限値Ｄmax を越えて大きくなったので、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
【００４５】
距離計測値Ｍ17〜Ｍ20：誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。一方、減少後の閾値Ｄｘが、依然、上限値Ｄmax を越えて大きいので、ホールド値ＭH を初期値のまま下げない。
距離計測値Ｍ21：距離計測値Ｍ21が閾値Ｄｘに達したので、本作業ロボットの走行を停止させる。
【００４６】
人が近くを横切った場合：
つぎに、人が警戒距離Ｃｄ以下の近くを横切った場合における距離計測値Ｍi と閾値Ｄｘの関係について、図６Ｂを用いて説明する。
図６Ｂは、壁に向かってロボットが走行中に、壁とロボットの間を、人が横切った場合（Ｍ34〜Ｍ38）の例を示している。人が横切った期間で、閾値Ｄｘは一旦、増加するが、人がいなくなれば、前述の算出ルール４、５により、閾値Ｄｘは減少し続けるので、本ロボットを壁に近付けて停止させることが可能になる。
【００４７】
距離計測値Ｍ31〜Ｍ34：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値であるので、当該距離計測値Ｍi を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。閾値Ｄｘは初期値である下限値Ｄmin に設定されたままである。
距離計測値Ｍ35，Ｍ37：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、それぞれ１段階Δｕづつ閾値Ｄｘを増加させる。
距離計測値Ｍ38以降：誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。
【００４８】
人が遠くを横切った場合：
つぎに、図７Ａに示すように、人が警戒距離Ｃｄよりも遠くを横切った場合（Ｍ55〜Ｍ61）における距離計測値Ｍi と閾値Ｄｘの関係について、図７Ｂを用いて説明する。
距離計測値Ｍ50〜Ｍ54：警戒距離Ｃｄを越えて大きいため、ホールド値ＭH および閾値Ｄｘは初期値のままである。
距離計測値Ｍ55〜Ｍ61（人が横切った期間）：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きい場合（Ｍ56〜Ｍ58，Ｍ61）には、閾値Ｄｘを１段階Δｕづつ増加させる。その結果、距離計測値Ｍ61において、閾値Ｄｘが上限値Ｄmax を越えて大きくなったので、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
【００４９】
距離計測値Ｍ62〜Ｍ71：警戒距離Ｃｄを越えて大きいため、ホールド値ＭH は初期値のままである。一方、最新の距離計測値Ｍi が誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。距離計測値Ｍi が警戒距離Ｃｄ以下か否かに拘わらず、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させることにより、人などが通り過ぎた後の閾値Ｄｘの値をより早く元の状態に戻すことができるからである。
距離計測値Ｍ72〜：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さいので、当該距離計測値Ｍi を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に更新記憶させる。一方、誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。したがって、かかる場合にも、閾値Ｄｘが下限値Ｄmin に近づくので、ロボットが壁際まで接近することができる。
【００５０】
以上説明したように、最新の距離計測値Ｍi が、前述の算出ルールに基づいて算出された閾値Ｄｘに達した場合に、本ロボットの走行を停止させるように走行制御するので、図５Ｂ，Ｄに示すように、障害物を検知して停止したときの、障害物との間隔を、障害物が静止物体の場合と、人等の移動物体の場合とで異なる値（図５のＤ２＞Ｄ１）にすることができる。したがって、作業性能を低下させること無く、本ロボットが人に接触するのを防止することができる。
【００５１】
本実施例は、超音波距離センサーの計測値の変化パターンにより、障害物が、静止物体か移動物体かを判別したが、複数の障害物検知センサーを用いて、移動物体を判別したり、複数種類のセンサー（例えば、距離センサーと、赤外線センサー）により、障害物が人（移動物体）かを判別するようにしても良く、その判別結果に応じて、閾値Ｄｘの算出を行なうことにより、同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、障害物が、人であると判別した場合には、「作業したいので道を空けてください。」などの音声メッセージを発するようにしてもよい。さらに、一定時間待機した後、障害物（人）が居なくなっていれば走行を再開し、障害物がまだ存在すれば、回避走行に移るように構成すると良い。
【００５３】
なお、閾値Ｄｘの算出方法としては、別の方法を用いてもよい。たとえば、図７Ｂの距離計測値Ｍ54〜Ｍ55のように、大きな距離計測値Ｍi の値が著しく小さくなった場合など、明らかに移動物体を検出したと判別できる場合には、閾値Ｄｘの値を、直ちに上限値Ｄmax に更新するようにしてもよい。
また、距離計測値Ｍi の計測は必ずしも一定時間毎に行う必要はなく、たとえば、移動物体を検出した場合には、距離計測値Ｍi の判別間隔を短くするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、床面に対する作業を行う作業ロボットの他、警備ロボットや案内ロボットなど自走するロボットに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１Ａは本発明の一実施例にかかる作業ロボットの走行アセンブリを示す平面断面図、図１Ｂは同走行アセンブリの側面断面図である。
【図２】同作業ロボットの概略斜視図である。
【図３】作業ロボットの概略構成図である。
【図４】距離計測値の時間変化を示すグラフである。
【図５】作業ロボットと障害物との関係を示す概略側面図である。
【図６】距離計測値の時間変化を示すグラフである。
【図７】図７Ａは作業ロボットと障害物との関係を示す概略側面図、図７Ｂは距離計測値の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
３１：距離測定手段
３２：判別手段
３３：閾値算出手段
３４：走行制御手段
Ａ：所定値
Ｍi ：距離計測値
ＭH ：ホールド値
ＭH ＋Ａ：誤差加算値
Ｄｘ：閾値
Ｄmax ：上限値
Ｄmin ：下限値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床面上を移動する機能を備えた作業ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人が存在する空間内で走行を行う作業ロボットとしては、下記の特許文献１〜５が提案されている。
【特許文献１】特開昭５９−７７５１７（要約書）
【特許文献２】特開平１−１０６２０５（要約書）
【特許文献３】特開昭５８−２４９１０（要約書）
【特許文献４】特開平７−２４８８２４（要約書）
【特許文献５】特開平９−１８５４１２（要約書）
【０００３】
特許文献１のロボットは、非接触式の障害物感知センサーを、左右方向に複数の感知エリアＡ１〜Ａ３に分けて検出するように、車体の左右方向に複数並設し、所定時間間隔ごとに障害物を計測し、Ａ１〜Ａ３の障害物検出の有無の変化に基づいて、障害物が静止物体か移動物体かを判別し、静止物体の場合には回避指令を、移動物体の場合には停止指令を走行手段に出力する。
【０００４】
特許文献２のロボットは、本体から周囲の障害物までの距離を所定時間毎に計測し、障害物を検知して本体が停止した後、所定時間おきに障害物の位置と幅を算出し、同一の算出結果が連続して得られた場合は障害物が静止していると認識して障害物を回避し、同一の算出結果が得られない時には障害物が移動していると認識して、進行方向に障害物を検出しなくなるまで待機させた後、本体を走行させる。
【０００５】
特許文献３のロボットは、水平方向首振り超音波センサーを用いて、障害物が静止物体か移動物体であるかの識別を行い、固定物の場合には迂回して運行を続け、移動物の場合には一旦停止して、移動物が通過してから運行を継続する。
【０００６】
特許文献４のロボットは、 人体を検出できる１次元アレイ赤外線センサと、人体以外の物体を検知できる超音波センサーとを備え、両方のセンサーの信号から、物体と人体とを区別して検知し、人体を検知した場合、搬送装置の移動を中止し、人体に対して警告を発する。
【０００７】
特許文献５のロボットは、障害物までの距離を検出する距離センサーと、人体から放射される赤外線を検出可能な赤外線センサーを有し、距離センサーが障害物を検出した時に、赤外線センサーでその障害物が人体かどうかを判断し、人体の場合は、停止し、一定時間待機するとともに、一定時間を経過してもなお障害物が存在する場合には回避動作に移り、障害物が無くなれば走行を再開する。また、障害物が人であった場合には、前方からの移動を促すメッセージを表示、または発音したり、回避方向を表示もしくは発音する。
【発明の開示】
【０００８】
人が存在する空間内で走行を行いながら、清掃などの作業を行うロボットでは、障害物として、壁や柱などの静止障害物と、人などの移動障害物とが存在する。
このようなロボットでは、非接触障害物検知センサーによって障害物を検知し、ロボットが障害物に接触しないように、障害物との間に所定の間隔（以降、停止間隔とする）を空けて停止するように走行制御を行う。
【０００９】
清掃などの床面作業においては、障害物が壁や柱などの静止障害物の場合は、壁際ギリギリまで隈なく作業するために、停止間隔は短くする必要がある。一方、人などの移動障害物に対しては、障害物が移動するため、接触防止のためには、停止間隔を長くする必要がある。
また、障害物検知センサーは、床面上の小さな凹凸に対する誤検出を防止するために、検知領域を床面より少し上に設定することが多い。この場合、移動障害物が人の場合には、障害物検知センサーがスネより上が検知対象となり、スネに対して飛び出している足のつま先がロボットに接触しやすいという問題があった。
【００１０】
従来の、走行ロボットにおいても、移動障害物と静止障害物を識別する機能を持ったものはある。しかし、その識別結果は、走行停止後の走行パターンの選択（すぐに回避行動に移るか、障害物が無くなるまで待機するかなど）に用いられているのみで、停止間隔を制御する目的で使用されているものは無く、壁際ギリギリの作業ができなかったり、人に接触しやすかったりという問題は解決されていなかった。
【００１１】
したがって本発明の目的は、人との接触防止を確実にするとともに、壁際ギリギリまでの作業を可能にすることで、作業品質の向上を実現する作業ロボットを提供するものである。
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、床面上を移動する移動手段を有する作業ロボットにおいて、障害物までの距離を測定する距離測定手段と、障害物が移動物体か静止物体かを判別する判別手段と、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する閾値算出手段と、前記距離測定手段により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時に走行を停止させる走行制御手段と、を備え、前記閾値算出手段は前記判別手段による判別の結果に基づいて、障害物が移動物体であると判別された場合（移動物体とおぼしき場合）に前記閾値Ｄｘを増大させ、一方、障害物が静止物体であると判別された場合（静止物体とおぼしき場合）に前記閾値Ｄｘを減少させて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、障害物の種別の判別結果に基づき、障害物が人間などの移動物体であると判別された場合には閾値Ｄｘを増大させて、余裕のある距離で停止させることにより、人への接触防止を図っている。そのため、人のつま先などが本作業ロボットに接触するのを確実に防止することができる。
一方、障害物が静止物体であると判別された場合には、前記閾値Ｄｘを減少させて、壁際ギリギリまでの作業を可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において、前記距離測定手段は、走行中に所定間隔毎に、障害物までの距離を繰り返し測定し、前記判別手段は走行中に前記所定間隔毎に、前記判別を繰り返し行い、前記閾値算出手段は前記距離測定手段による距離の測定および前記判別手段による判別を行う毎に前記閾値Ｄｘの更新演算を行うのが好ましい。
この態様によれば、所定間隔毎に、判別を繰り返し行うことにより、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘをきめ細かく、かつ、リアルタイムに算出することができる。
【００１５】
本発明において、前記閾値算出手段は、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に基づいて、前記閾値Ｄｘを算出するのが好ましい。
この態様によれば、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に応じて前記閾値Ｄｘを算出することにより、障害物の実体に応じた適切な閾値Ｄｘを算出することができる。
【００１６】
本発明において、過去の距離計測値Ｍ1 〜Ｍi-1 のうち最小値ＭH を記憶する記憶手段を更に備え、前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が大きい場合に、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｕ増大させるのが好ましい。
この態様によれば、障害物の実体を正確に把握し得ると共に、当該移動物体との距離を十分にとることができる。また、計測誤差である所定値Ａ以下の変化を排除することにより、閾値Ｄｘの値を正確に算出することができる。
【００１７】
本発明において、前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が小さい場合には、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｄ減少させるのが好ましい。
この態様によれば、移動物体が本作業ロボットの前方を横切った場合など、移動物体が去った後、静止物体にロボットを接近させることができる。
【００１８】
本発明において、前記閾値Ｄｘには予め上限値Ｄmax および下限値Ｄmin が設定されているのが好ましい。
この態様によれば、本作業ロボットが障害物に近づき過ぎたり、不必要に遠方で停止するのを防止することができる。
【００１９】
実施例１：
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、本作業ロボットは、床面上を自走するための駆動輪６ａ，６ｂを有する走行アセンブリ１と、床面に対する作業を行う作業アセンブリ２（図２）とを備えている。本作業車は、作業アセンブリ２を交換することにより、床面に対して種々の作業を行うことが可能であ。
【００２０】
走行アセンブリ１：
図１Ａ，Ｂに示すように、走行アセンブリ１は、該走行アセンブリ１の走行を行うための１対の駆動輪６ａ，６ｂと、走行アセンブリ１のバランスをとるための補助輪９ａ，９ｂとを備えている。前記駆動輪６ａ，６ｂは、それぞれ、駆動モータ５ａ，５ｂによって駆動される。駆動モータ５ａ，５ｂは正逆回転可能で、たとえば、マイコンからなる制御手段８によって制御される。
【００２１】
直進走行時には、前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂが同方向に回転することで、走行アセンブリ１は前進または後退することができる。旋回動作を行う際には、前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂがそれぞれ逆方向に回転することにより旋回することができる。前記２つの駆動モータ５ａ，５ｂの回転の比率を制御することで、走行アセンブリ１はカーブ走行を行うこともできる。したがって、駆動モータ５ａ，５ｂおよび駆動輪６ａ，６ｂは移動手段を構成している。
【００２２】
作業アセンブリ２：
図２に示すように、走行アセンブリ１の後部には、たとえば、床面の清掃を行ったり、あるいは、床面への液剤の塗布等を行う作業アセンブリ２が取り付けられる。なお、作業アセンブリ２は、種々の作業に応じて取り替えられる。
【００２３】
図１Ａに示すように、前記走行アセンブリ１の前部には、複数の超音波式センサ３と、複数の光学式センサ１７とが設けられている。これら複数のセンサのうち、２つの超音波センサ３は、走行アセンブリ１の左右にある障害物までの距離信号を制御手段８に送信する。一方、残りの超音波式センサ３および光学式センサ１７は、走行アセンブリ１の前方にある障害物までの距離信号を制御手段８に送信する。前記超音波式センサ３および光学式センサ１７は、各々、前記走行アセンブリ１の幅方向Ｘに互いに離間して設けられている。
【００２４】
なお、走行アセンブリ１の前部外縁部には、障害物との接触を検知するためのバンパーセンサ１０が設けられている。また、前記回転中心Ｏの近傍には、該回転中心Ｏのまわりの走行アセンブリ１の回転角度（方位）を測定するジャイロセンサ（方位センサ）７が設けられている。
【００２５】
なお、本作業ロボットのより詳しい機器構成については、たとえば、特開２００３−１００８８の液体塗布走行装置を採用することができる。
【００２６】
制御手段８：
図３に示すように、走行アセンブリ１に設けられた前記制御手段８は、ＣＰＵ（演算手段）３０およびメモリ４０を備えている。制御手段８には、超音波センサ３、バンパーセンサ１０および光学式センサ１７が、図示しないインターフェイスを介して接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ３０には、距離測定手段３１、判別手段３２、閾値算出手段３３、走行制御手段３４およびセンサ制御手段３５などが設けられている。
前記ＣＰＵ３０は、該ＣＰＵ３０に接続された各機器からの情報に対応して、メモリ４０に格納されているプログラムや閾値等を随時読み出し、走行制御手段３４を制御すると共に、作業アセンブリ２に対して種々の作業を行わせる。
【００２８】
距離測定手段３１は、前方の障害物を検出する超音波式センサ３や光学式センサ１７からの距離信号に基づき、当該前方の障害物までの距離を演算して測定する。距離測定手段３１は、本ロボットの走行中に、たとえば所定時間毎（たとえば一定の微小時間ごと）に繰り返し障害物までの距離の測定を行う。
【００２９】
判別手段３２は、障害物が移動物体か静止物体かの判別を前記所定間隔毎に行う。
閾値算出手段３３は、走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する。閾値算出手段３３は、後述するように、距離測定手段３１による距離の測定および判別手段３２による判別を行う毎に、前記閾値Ｄｘの更新演算を行う。閾値算出手段３３は、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍの変化に基づいて前記閾値Ｄｘを算出する。
【００３０】
走行制御手段３４は、走行アセンブリ１の駆動モータ５ａ，５ｂ（図１Ａ）の制御を行い、駆動モータ５ａ，５ｂを駆動させて本ロボットの走行を行わせる。一方、走行制御手段３４は、距離測定手段３１により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時等に、駆動モータ５ａ，５ｂを停止させ、本ロボットの走行を停止させる。
【００３１】
メモリ４０には、ホールド値記憶部４１および閾値記憶部４２等の記憶部が設けられている。
ホールド値記憶部４１には、距離測定手段３１により測定された過去の距離計測値Ｍ1 〜Ｍi-1 に基づくホールド値（最小値）ＭH が記憶される。
閾値記憶部４２には、上限値Ｄmax および下限値Ｄmin が予め記憶されている。
なお、現在の（更新された）閾値Ｄｘは、前記メモリ４０の閾値記憶部４２に記憶させてもよいし、ＣＰＵ３０の一時的な記憶部に記憶させてもよい。
【００３２】
走行動作の説明：
図４は、ロボットが進行方向の障害物に近づく時の、超音波センサ３からの距離信号に基づき、距離測定手段３１が測定した距離計測値の時間変化の一例を示したグラフである。
図４の折れ線グラフに示すように、前方の障害物が壁などの静止物体の場合（図５Ａ）には、ロボットが障害物に近づくにつれて、前方障害物距離センサーの計測値は単調に（概ね一定の割合で）減少する。
【００３３】
一方、障害物が人などの移動物体であった場合（図５Ｂ）には、超音波センサ３の計測値は、図４の丸印を結んだ折れ線グラフに示すように、ばらつきながら減少しつつ、直前の計測値に対して大きな値をとることもある。超音波距離センサーの計測値がばらつく原因としては、以下の事柄が考えられる。
【００３４】
すなわち、人が移動することにより、本作業ロボットと人（障害物）との距離が変化することや、衣服などにより超音波が減衰され、衣服の細かな動きによって反射波の強度が変化することなどが原因と考えられる。また、図５Ｂに示すように、足や靴など、障害物の形状が複雑であり、ロボットの走行と、人の細かな動きにより、超音波が人に当たる位置が微妙に変化し、反射波の強度が変化することも考えられる。
【００３５】
閾値Ｄｘの算出方法：
停止間隔値Ｄｘつまり閾値Ｄｘを算出する方法の一例について、図６Ａのグラフを用いて説明する。まず、閾値Ｄｘの算出方法の概念について説明する。
【００３６】
１．走行開始時に、ホールド値ＭH を距離計測範囲の最大値（初期値）に設定し、閾値Ｄｘを、予め設定された下限値Ｄmin （この例では１０ｃｍ）に設定する。閾値算出手段３３は、以下に説明するように、距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に基づいて閾値Ｄｘを算出する。本ロボットの走行の結果、今回の距離計測値Ｍi が閾値Ｄｘに達すると、ＣＰＵ３０は走行制御手段３４に本ロボットの走行を停止させる。
【００３７】
２．ここで、走行中に最新の距離計測値Ｍi が、二点鎖線で示す警戒距離Ｃｄ（この例では２ｍ）以下であり、かつ、前記ホールド値ＭH よりも小さい値の時には、当該最新の距離計測値Ｍi を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。前記ホールド値ＭH の変化を、図６Ａのグラフの破線で示す。
【００３８】
３．最新の距離計測値Ｍi が、ホールド値ＭH よりも、所定値（計測誤差範囲）Ａを越えて大きい時は、前述のように、障害物が人などの移動物体である可能性が高い。判別手段３２は、最新の距離計測値Ｍi が、ホールド値ＭH に所定値Ａを加えた値（以下、「誤差加算値」という）ＭH ＋Ａよりも大きい場合には、障害物が移動物体であると判別する。かかる場合には、閾値算出手段３３は、図６Ａの実線のグラフに示すように、判別の度ごとに、閾値Ｄｘを１段階Δｕ増加させる。なお、図６Ａに示すグラフでは、所定値Ａの値を３ｃｍ、増加させる１段階Δｕの値を５ｃｍに設定している。
【００３９】
４．最新の距離計測値Ｍi が、誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きくない場合には、静止物体の可能性が高い。判別手段３２は、最新の距離計測値Ｍi が誤差加算値ＭH ＋Ａ以下の場合には、障害物が静止物体等であると判別する。かかる場合には、閾値算出手段３３は、判別の度ごとに閾値Ｄｘを１段階Δｄ（この例では０．５ｃｍ）減少させる。
なお、移動物体の場合の距離測定値のばらつきを利用して閾値Ｄｘを増加させるのであるから、閾値Ｄｘを減少させる１段階Δｄは、閾値Ｄｘを増加させる場合の１段階Δｕよりも小さく設定するのが好ましい。減少させる１段階Δｄが、増加させる１段階Δｕよりも大きいと、閾値Ｄｘの減少が早く、その結果、閾値Ｄｘが十分な大きさにならなくなるのを防止するためである。
【００４０】
５．閾値Ｄｘが、予め設定された上限値Ｄmax （この例では３０ｃｍ）よりも大きい場合は、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
【００４１】
移動物体を検出した場合：
つぎに、人（移動物体）を検出した場合の距離計測値Ｍi と閾値Ｄｘとの関係について、図６Ａに基づいて具体的に説明する。
距離計測値Ｍ1 〜Ｍ4 ：距離計測値Ｍ1 〜Ｍ4 は、警戒距離Ｃｄよりも大きいため、破線で示すホールド値ＭH は初期値のままである。また、閾値Ｄｘも初期値である下限値Ｄmin に設定されたままである。
距離計測値Ｍ5 ：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値であるので、当該距離計測値Ｍ5 を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。なお、閾値Ｄｘは、依然、下限値Ｄmin のままである。
【００４２】
距離計測値Ｍ6 〜Ｍ8 ：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、閾値Ｄｘを１段階Δｕづつ増加させる。一方、ホールド値ＭH は変化しない。
距離計測値Ｍ9 〜Ｍ10：誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄだけ減少させる。距離計測値Ｍ10は警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値なので、距離計測値Ｍ10を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。
【００４３】
距離計測値Ｍ11：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、閾値Ｄｘを１段階Δｕ増加させる。その結果、閾値Ｄｘが上限値Ｄmax を越えて大きくなったので、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
距離計測値Ｍ12〜Ｍ15：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値であるので、当該距離計測値Ｍ12〜Ｍ14を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。一方、誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。
【００４４】
距離計測値Ｍ16：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、閾値Ｄｘを１段階Δｕ増加させた結果、閾値Ｄｘが上限値Ｄmax を越えて大きくなったので、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
【００４５】
距離計測値Ｍ17〜Ｍ20：誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。一方、減少後の閾値Ｄｘが、依然、上限値Ｄmax を越えて大きいので、ホールド値ＭH を初期値のまま下げない。
距離計測値Ｍ21：距離計測値Ｍ21が閾値Ｄｘに達したので、本作業ロボットの走行を停止させる。
【００４６】
人が近くを横切った場合：
つぎに、人が警戒距離Ｃｄ以下の近くを横切った場合における距離計測値Ｍi と閾値Ｄｘの関係について、図６Ｂを用いて説明する。
図６Ｂは、壁に向かってロボットが走行中に、壁とロボットの間を、人が横切った場合（Ｍ34〜Ｍ38）の例を示している。人が横切った期間で、閾値Ｄｘは一旦、増加するが、人がいなくなれば、前述の算出ルール４、５により、閾値Ｄｘは減少し続けるので、本ロボットを壁に近付けて停止させることが可能になる。
【００４７】
距離計測値Ｍ31〜Ｍ34：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さい値であるので、当該距離計測値Ｍi を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に記憶させる。閾値Ｄｘは初期値である下限値Ｄmin に設定されたままである。
距離計測値Ｍ35，Ｍ37：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きいので、それぞれ１段階Δｕづつ閾値Ｄｘを増加させる。
距離計測値Ｍ38以降：誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。
【００４８】
人が遠くを横切った場合：
つぎに、図７Ａに示すように、人が警戒距離Ｃｄよりも遠くを横切った場合（Ｍ55〜Ｍ61）における距離計測値Ｍi と閾値Ｄｘの関係について、図７Ｂを用いて説明する。
距離計測値Ｍ50〜Ｍ54：警戒距離Ｃｄを越えて大きいため、ホールド値ＭH および閾値Ｄｘは初期値のままである。
距離計測値Ｍ55〜Ｍ61（人が横切った期間）：誤差加算値ＭH ＋Ａよりも大きい場合（Ｍ56〜Ｍ58，Ｍ61）には、閾値Ｄｘを１段階Δｕづつ増加させる。その結果、距離計測値Ｍ61において、閾値Ｄｘが上限値Ｄmax を越えて大きくなったので、ホールド値ＭH を初期値に戻す。
【００４９】
距離計測値Ｍ62〜Ｍ71：警戒距離Ｃｄを越えて大きいため、ホールド値ＭH は初期値のままである。一方、最新の距離計測値Ｍi が誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。距離計測値Ｍi が警戒距離Ｃｄ以下か否かに拘わらず、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させることにより、人などが通り過ぎた後の閾値Ｄｘの値をより早く元の状態に戻すことができるからである。
距離計測値Ｍ72〜：警戒距離Ｃｄ以下であり、かつ、ホールド値ＭH よりも小さいので、当該距離計測値Ｍi を新たなホールド値ＭH としてホールド値記憶部４１に更新記憶させる。一方、誤差加算値ＭH ＋Ａ以下なので、閾値Ｄｘを１段階Δｄづつ減少させる。したがって、かかる場合にも、閾値Ｄｘが下限値Ｄmin に近づくので、ロボットが壁際まで接近することができる。
【００５０】
以上説明したように、最新の距離計測値Ｍi が、前述の算出ルールに基づいて算出された閾値Ｄｘに達した場合に、本ロボットの走行を停止させるように走行制御するので、図５Ｂ，Ｄに示すように、障害物を検知して停止したときの、障害物との間隔を、障害物が静止物体の場合と、人等の移動物体の場合とで異なる値（図５のＤ２＞Ｄ１）にすることができる。したがって、作業性能を低下させること無く、本ロボットが人に接触するのを防止することができる。
【００５１】
本実施例は、超音波距離センサーの計測値の変化パターンにより、障害物が、静止物体か移動物体かを判別したが、複数の障害物検知センサーを用いて、移動物体を判別したり、複数種類のセンサー（例えば、距離センサーと、赤外線センサー）により、障害物が人（移動物体）かを判別するようにしても良く、その判別結果に応じて、閾値Ｄｘの算出を行なうことにより、同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、障害物が、人であると判別した場合には、「作業したいので道を空けてください。」などの音声メッセージを発するようにしてもよい。さらに、一定時間待機した後、障害物（人）が居なくなっていれば走行を再開し、障害物がまだ存在すれば、回避走行に移るように構成すると良い。
【００５３】
なお、閾値Ｄｘの算出方法としては、別の方法を用いてもよい。たとえば、図７Ｂの距離計測値Ｍ54〜Ｍ55のように、大きな距離計測値Ｍi の値が著しく小さくなった場合など、明らかに移動物体を検出したと判別できる場合には、閾値Ｄｘの値を、直ちに上限値Ｄmax に更新するようにしてもよい。
また、距離計測値Ｍi の計測は必ずしも一定時間毎に行う必要はなく、たとえば、移動物体を検出した場合には、距離計測値Ｍi の判別間隔を短くするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、床面に対する作業を行う作業ロボットの他、警備ロボットや案内ロボットなど自走するロボットに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１Ａは本発明の一実施例にかかる作業ロボットの走行アセンブリを示す平面断面図、図１Ｂは同走行アセンブリの側面断面図である。
【図２】同作業ロボットの概略斜視図である。
【図３】作業ロボットの概略構成図である。
【図４】距離計測値の時間変化を示すグラフである。
【図５】作業ロボットと障害物との関係を示す概略側面図である。
【図６】距離計測値の時間変化を示すグラフである。
【図７】図７Ａは作業ロボットと障害物との関係を示す概略側面図、図７Ｂは距離計測値の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
３１：距離測定手段
３２：判別手段
３３：閾値算出手段
３４：走行制御手段
Ａ：所定値
Ｍi ：距離計測値
ＭH ：ホールド値
ＭH ＋Ａ：誤差加算値
Ｄｘ：閾値
Ｄmax ：上限値
Ｄmin ：下限値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面上を移動する移動手段を有する作業ロボットにおいて、
障害物までの距離を測定する距離測定手段と、
障害物が移動物体か静止物体かを判別する判別手段と、
走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する閾値算出手段と、
前記距離測定手段により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時に走行を停止させる走行制御手段と、
を備え、
前記閾値算出手段は前記判別手段による判別の結果に基づいて、障害物が移動物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを増大させ、一方、障害物が静止物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを減少させて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする作業ロボット。
【請求項２】
請求項１において、前記距離測定手段は、走行中に所定間隔毎に、障害物までの距離を繰り返し測定し、
前記判別手段は走行中に前記所定間隔毎に、前記判別を繰り返し行い、
前記閾値算出手段は前記距離測定手段による距離の測定および前記判別手段による判別を行う毎に前記閾値Ｄｘの更新演算を行う作業ロボット。
【請求項３】
請求項２において、前記閾値算出手段は、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に基づいて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする作業ロボット。
【請求項４】
請求項３において、過去の距離計測値Ｍ1 〜Ｍi-1 のうち最小値ＭH を記憶する記憶手段を更に備え、
前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が大きい場合に、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｕ増大させることを特徴とする作業ロボット。
【請求項５】
請求項４において、前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が小さい場合には、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｄ減少させることを特徴とする作業ロボット。
【請求項６】
請求項１において、前記閾値Ｄｘには予め上限値Ｄmax および下限値Ｄmin が設定されている作業ロボット。
【請求項７】
請求項４において、前記閾値算出手段は、
予め設定された上限値Ｄmax に前記閾値Ｄｘが達した時に、前記最小値ＭH をクリアし、初期値に戻すことを特徴とする作業ロボット。
【請求項１】
床面上を移動する移動手段を有する作業ロボットにおいて、
障害物までの距離を測定する距離測定手段と、
障害物が移動物体か静止物体かを判別する判別手段と、
走行を停止すべき障害物までの距離の閾値Ｄｘを算出する閾値算出手段と、
前記距離測定手段により測定された距離計測値Ｍi が前記閾値Ｄｘに達した時に走行を停止させる走行制御手段と、
を備え、
前記閾値算出手段は前記判別手段による判別の結果に基づいて、障害物が移動物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを増大させ、一方、障害物が静止物体であると判別された場合に前記閾値Ｄｘを減少させて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする作業ロボット。
【請求項２】
請求項１において、前記距離測定手段は、走行中に所定間隔毎に、障害物までの距離を繰り返し測定し、
前記判別手段は走行中に前記所定間隔毎に、前記判別を繰り返し行い、
前記閾値算出手段は前記距離測定手段による距離の測定および前記判別手段による判別を行う毎に前記閾値Ｄｘの更新演算を行う作業ロボット。
【請求項３】
請求項２において、前記閾値算出手段は、今回までの距離計測値Ｍ1 〜Ｍi の変化に基づいて、前記閾値Ｄｘを算出することを特徴とする作業ロボット。
【請求項４】
請求項３において、過去の距離計測値Ｍ1 〜Ｍi-1 のうち最小値ＭH を記憶する記憶手段を更に備え、
前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が大きい場合に、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｕ増大させることを特徴とする作業ロボット。
【請求項５】
請求項４において、前記最小値ＭH に所定値Ａを加算した値ＭH ＋Ａよりも、最新の距離計測値Ｍi が小さい場合には、前記閾値算出手段が前記閾値Ｄｘを１段階Δｄ減少させることを特徴とする作業ロボット。
【請求項６】
請求項１において、前記閾値Ｄｘには予め上限値Ｄmax および下限値Ｄmin が設定されている作業ロボット。
【請求項７】
請求項４において、前記閾値算出手段は、
予め設定された上限値Ｄmax に前記閾値Ｄｘが達した時に、前記最小値ＭH をクリアし、初期値に戻すことを特徴とする作業ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２９３６６２（Ｐ２００６−２９３６６２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１３０４１（Ｐ２００５−１１３０４１）
【出願日】平成１７年４月１１日（２００５．４．１１）
【出願人】（０００２２３９８６）フィグラ株式会社 (68)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１１日（２００５．４．１１）
【出願人】（０００２２３９８６）フィグラ株式会社 (68)
【Ｆターム（参考）】
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