特許 6359042 自律式カバレッジロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6359042

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】自律式カバレッジロボット

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/28 20060101AFI20180709BHJP

   G05D 1/02 20060101ALI20180709BHJP

   B25J 5/00 20060101ALN20180709BHJP

【ＦＩ】

   A47L9/28 E

   G05D1/02 L

   !B25J5/00 E

【請求項の数】16

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2016-23970(P2016-23970)

(22)【出願日】2016年2月10日

(62)【分割の表示】特願2015-511816(P2015-511816)の分割

【原出願日】2013年8月29日

(65)【公開番号】特開2016-105829(P2016-105829A)

(43)【公開日】2016年6月16日

【審査請求日】2016年2月18日

(31)【優先権主張番号】13/729,894

(32)【優先日】2012年12月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】502432084

【氏名又は名称】アイロボット コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162824

【弁理士】

【氏名又は名称】石崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン ジョセフ

(72)【発明者】

【氏名】モース クリストファー

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムズ マーカス

【審査官】 大宮 功次

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２７５１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７８１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１５９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１７３０７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２５９４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４３０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２００７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３７７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００１６６４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４７Ｌ ９／２８

Ｇ０５Ｄ １／０２

Ｂ２５Ｊ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動式ロボットであって、
前記移動式ロボットの前方周囲に沿って少なくとも水平方向に分配され、１つの赤外線エミッタ及び１つの赤外線検出器を各々が含む近接センサの配列を備え、
前記近接センサの各々が、該近接センサの前記赤外線エミッタと前記赤外線検出器との間に定められたセンサ長を有し、
配列された前記近接センサの各々が、前記移動式ロボットの前方周囲に沿って事前に定められた位置に設けられ、
配列された前記近接センサの少なくとも一部が、前記移動式ロボットの前方周囲に沿って互いに重なり合うように、積み重ねられて垂直方向において互い違いにされた構成にて配置され、
配列された個々のセンサ長の累計が、前記移動式ロボットの前方周囲に沿った前記配列の長さよりも大きい、移動式ロボット。

【請求項2】

少なくとも１つの前記近接センサが、一対の収束赤外エミッタセンサ素子、ソナーセンサ、超音波センサ、３次元点群ボリュームイメージングデバイス、及び接触センサのうちの少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の移動式ロボット。

【請求項3】

前記近接センサの各々が、
放射場を有する赤外線エミッタと、
検出場を有する赤外線検出器と、
を含み、
前記赤外線エミッタ及び前記赤外線検出器が、前記放射場が前記検出場と重なり合うように配列される、請求項１に記載の移動式ロボット。

【請求項4】

前記近接センサの配列が、少なくとも４つの別個の近接センサの配列を含む、請求項１に記載の移動式ロボット。

【請求項5】

前記近接センサの配列が、
第１のセンサタイプの３つ又はそれ以上の近接センサを有する第１のセンサ配列と、
前記第１のセンサタイプとは異なる第２のセンサタイプの３つ又はそれ以上のセンサを有する第２のセンサ配列と、
を含む、請求項１に記載の移動式ロボット。

【請求項6】

前記第１のセンサ配列が、前記ロボットを支持する前記床面に対して前記バンパーフレーム上において前記第２のセンサ配列よりも上に垂直に配置される、請求項５に記載の移動式ロボット。

【請求項7】

主回路基板と、
前記移動式ロボットの前記前方周囲に支持され、前記近接センサの配列と通信する多重化補助回路基板であって、この多重化補助回路基板はコンピュータプロセッサ及び非一時的メモリを含む、前記多重化補助回路基板と、
前記多重化補助回路基板を前記主回路基板に接続し、前記近接センサの配列を前記補助回路基板に接続するワイヤの半分未満の数の通信ラインと、
を更に備える、請求項１に記載の移動式ロボット。

【請求項8】

前記プロセッサは、
前記非一時的メモリに記憶された命令を実行し、
前記近接センサの配列からセンサ信号を受け取り、
前記受け取ったセンサ信号に対してセンサデータ処理を実行し、
前記処理されたセンサ信号を前記主回路基板により認識可能なデータパケットにパッケージ化し、
前記データパケットを前記主回路基板に送るように構成されている、請求項７に記載の移動式ロボット。

【請求項9】

前記近接センサの配列の各々は、前記補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタにおいて集められた少なくとも２つのワイヤを有する、請求項７に記載の移動式ロボット。

【請求項10】

前記近接センサの配列及び前記多重化補助回路基板を支持し、前記移動式ロボットの前記前方周囲に沿ったバンパーを更に備える、請求項７に記載の移動式ロボット。

【請求項11】

閉鎖リムに沿って嵌合し且つ前記近接センサの配列及び前記補助回路基板を内包するように前記閉鎖リムに沿ってシールされた２つ又はそれ以上の嵌合凹状受け部を含む統合容器を更に備え、この統合容器はアパーチャを形成し、前記通信ラインはシールされた配置にて前記アパーチャを通って延びる、請求項１０に記載の移動式ロボット。

【請求項12】

前記アパーチャは、前記嵌合凹状受け部により形成された前記統合容器の表面積の１００分の１よりも小さい面積を形成する、請求項１１に記載の移動式ロボット。

【請求項13】

前記アパーチャは、１平方センチメートルよりも小さい面積を形成するオリフィスである、請求項１１に記載の移動式ロボット。

【請求項14】

前記統合容器は、３又はそれ以上の日本工業規格（ＪＩＳ）における防水等級を有する、請求項１１に記載の移動式ロボット。

【請求項15】

前記統合容器は、赤外線透過及び可視光遮断性のプラスチックを含む、請求項１１に記載の移動式ロボット。

【請求項16】

前記主回路基板は、前記ロボットの本体上に配置され、前記補助回路基板は、前記本体に移動可能に接続された前記バンパー上に配置される、請求項１１に記載の移動式ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、自律式カバレッジロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

家庭での表面の湿式清掃は、長い間、湿潤モップ又はスポンジを用いて手作業で行ってきた。モップ又はスポンジは、所定量の清掃流体を吸収できるように清掃流体で満たされた容器に浸される。次いで、モップ又はスポンジを表面にわたって移動させて、表面上に清掃流体を塗布する。清掃流体は、表面上の汚染物質と相互作用して、汚染物質を清掃流体中に溶解するか、或いは乳状にすることができる。従って、清掃流体は、清掃流体と該清掃流体中に浮遊状態で保持された汚染物質とを含む廃液に変わる。その後、スポンジ又はモップを用いて、この廃液を表面から吸収する。清浄水は、家庭にて表面に塗布される清掃流体として使用するのにある程度の効果はあるが、通常は、清浄水と、汚染物質と反応して水中で汚染物質を乳状にする石鹸又は洗剤との混合物である清掃流体を用いて清掃が行われる。

【0003】

スポンジ又はモップは、床面、及び特に家庭における表面から汚染物質を除去するのが特に困難である区域の床面を磨き洗浄する磨き洗浄要素として用いることができる。磨き洗浄動作は、汚染物質と混合するために清掃流体を攪拌する働きをすると共に、床面から汚染物質を遊離させるための摩擦力を加える働きをする。攪拌は、清掃流体の溶解及び乳化作用を強化し、摩擦力は、表面と汚染物質との間の結合を解くのを助ける。

【0004】

床面のある区域を清掃した後、廃液は、モップ又はスポンジからすすぎ落される。これは通常、清掃流体で満たされた容器にモップ又はスポンジを戻して浸漬することにより行われる。このすすぎ洗いステップは、清掃流体が廃液で汚染され、モップ又はスポンジがすすぎ洗いされる毎に、清掃流体がより汚染された状態になる。結果として、より多くの床面が清掃されるにつれて、清掃流体の効果が低下する。

【0005】

一部の手動式の床清掃装置は、清掃流体供給容器がその上に支持されるハンドルと、ハンドルの一方端に磨き洗浄スポンジとを有する。これらの装置は、清掃流体を床上に噴霧するためにハンドル上に支持された清掃流体分配ノズルを含む。これらの装置はまた、磨き洗浄スポンジから廃液容器内に廃液を絞り出すための機械装置を含む。

【0006】

床清掃の手作業の方法は、大きな労働力と多くの時間がかかる可能性がある。従って、病院、大型小売店、カフェテリア及び同様のものなどの多くの大型建造物においては、毎日又は毎夜に床が湿式清掃される。床を湿式清掃することができる産業用の床清掃「ロボット」が開発されている。大型の産業区域において要求される湿式清掃技法を実施するため、これらのロボットは通常は、大型であり、高価で複雑なものとなっている。これらのロボットは、清掃経路に沿って湿式清掃装置を自律的に移動させるための原動力を提供する駆動組立体を有する。しかしながら、これらの産業用サイズの湿式清掃装置は、数百ポンドの重さがあるので、これらの装置には通常、オペレータが付いている。例えば、オペレータは、装置を停止させることができ、従って、センサ故障又は予期しない制御変数が生じた場合に発生する可能性がある重大な損傷を回避することができる。別の例として、オペレータは、閉じ込められた区域又は障害物の間を物理的に脱出又は移動するために、湿式清掃装置の移動を助けることができる。

【発明の概要】

【0007】

本開示の１つの態様は、前方駆動方向を有するロボット本体と、床面の上にロボット本体を支持し、床面にわたってロボットを操縦するための駆動システムと、駆動システムと通信する主回路基板と、を含む移動式ロボットを提供する。ロボットはまた、ロボット本体の前方周囲と相補的な形状を定め、ロボット本体によって支持されるバンパーフレームを含む。バンパーフレーム上に配置された障害物センサシステムは、バンパーフレームによって支持される多重化補助回路基板を含む。補助回路基板は、コンピュータプロセッサとメモリとを含む。コンピュータプロセッサは、メモリ上に格納される命令を実行することができる。障害物センサシステムは、バンパーフレームに沿って分配された近接センサのアレイを含む。各近接センサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタにおいて集められる少なくとも２つのワイヤを有する。障害物センサシステムはまた、補助回路基板を主回路基板に接続し、近接センサのアレイを補助回路基板に接続するワイヤの半分未満の数のシリアル通信ラインを含む。

【0008】

本開示の実施構成は、以下の特徴の１又はそれ以上を含むことができる。一部の実施構成において、少なくとも１つの近接センサは、収束赤外線エミッタセンサ素子、ソナーセンサ、超音波センサ、３次元点群ボリュームイメージングデバイス、又は接触センサのペアを含む。一部の実施例において、各近接センサは、放射場を有する赤外線エミッタと、検出場を有する赤外線検出器と、を含む。赤外線エミッタ及び赤外線検出器は、放射場が検出場と重なり合うように配列される。

【0009】

一部の実施構成において、近接センサのアレイは、バンパーフレームの前方周囲に沿って均一に配置された壁近接センサのアレイを含む。各壁近接センサは、床面に平行に外向きに配向される。

【0010】

障害物センサシステムは、バンパーフレームに沿って分配され且つ駆動システムのホイールの前方に配置されたクリフ近接センサ（cliff proximity sensors）のアレイを含むことができる。各クリフ近接センサは、床面の下降縁部を検出するために床面にて下向きに配向される。その上、各クリフ近接センサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。

【0011】

一部の実施構成において、障害物センサシステムは、バンパーフレーム上に配置され、４５度〜２７０度の間の水平視野を有する少なくとも１つの光閉じ込めセンサを含む。光閉じ込めセンサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。

【0012】

近接センサのアレイは、少なくとも４つの別個の近接センサのアレイを含む。一部の実施例において、近接センサのアレイは、第１のセンサタイプの３又はそれ以上の近接センサを有する第１のセンサアレイと、第１のセンサタイプとは異なる第２のセンサタイプの３又はそれ以上のセンサを有する第２のセンサアレイと、を含む。一部の実施例において、センサアレイは、近接センサのアレイとして記載されているが、第１のセンサタイプ及び該第１のセンサタイプと異なる第２のセンサタイプは、近接センサ以外の本明細書で記載される何れかの様々なセンサとすることができる。第１のセンサアレイは、床面に対してバンパーフレーム上で第２のセンサアレイの上方に垂直に配置することができる。センサアレイのうちの１つは、バンパーフレームの前方周囲に沿って均一に配置された壁近接センサのアレイを含むことができる。各壁近接センサは、床面に実質的に平行に外向きに配向される。他のセンサアレイは、バンパーフレームに沿って分配され且つ駆動システムのホイールの前方に配置されたクリフ近接センサのアレイを含むことができる。各クリフ近接センサは、床面の下降縁部を検出するために床面にて下向きに配向される。その上、各クリフ近接センサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。

【0013】

一部の実施構成において、補助回路基板は、近接センサのアレイからセンサ信号を受け取り、受け取ったセンサ信号に対してセンサデータ処理を実行し、処理されたセンサ信号を主回路基板により認識可能なデータパケットにパッケージ化する。センサデータ処理は、アナログ−デジタル変換、信号フィルタリング、又は信号調整のうちの少なくとも１つを含むことができる。

【0014】

一部の実施例において、バンパー本体は、流体浸透に対してバンパーフレーム及び障害物センサシステムを収容し且つシールする。バンパー本体は、シリアル通信ラインを受けるようなサイズにされたオリフィスを定めることができ、オリフィスは、１平方センチメートルよりも小さい面積を定めることができる。一部の実施例において、オリフィスは、バンパー本体の表面積の１００分の１よりも小さい面積を定めることができる。シリアル通信ラインは、オリフィスとシール嵌合を有する。

【0015】

本開示の別の態様は、移動式ロボットを提供する。移動式ロボットは、バンパーフレームに沿って分配された近接センサのアレイを含み、各近接センサは、放射場を有する赤外線エミッタと、検出場を有する赤外線検出器と、を含む。各近接センサは、赤外線エミッタと赤外線検出器との間に定められるセンサ長を有する。アレイ状の各近接センサは、動式ロボットの前方周囲に沿った所定の近接センサ位置に対応し、アレイ状の近接センサの少なくとも一部が、移動式ロボットの前方周囲に沿って互いに重なり合っている。

【0016】

一部の実施例において、アレイ状の個々のセンサ長の累計は、移動式ロボットの前方周囲に沿ったアレイの長さよりも大きい。

【0017】

一部の実施例において、各近接センサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。シリアル通信ラインは、補助回路基板を主回路基板に接続し、該通信ラインは、近接センサのアレイを補助回路基板に接続するワイヤの半分未満の数を有する。バンパーはまた、バンパーフレーム及び障害物センサシステムを収容するバンパー本体を含む。バンパー本体は、シリアル通信ラインを受けるようなサイズにされたオリフィスを定める。

【0018】

一部の実施構成において、バンパー本体は、流体浸透に対してバンパーフレーム及び障害物センサシステムをシールする。シリアル通信ラインは、オリフィスとシール嵌合を有する。

【0019】

少なくとも１つの近接センサは、収束赤外エミッタセンサ素子、ソナーセンサ、超音波センサ、３次元点群ボリュームイメージングデバイス、又は接触センサのペアを含む。赤外線エミッタ及び赤外線検出器を有する一部の実施例において、赤外線エミッタ及び赤外線検出器は、放射場が検出場と重なり合うように配列される。

【0020】

一部の実施構成において、近接センサのアレイは、バンパーフレームの前方周囲に沿って均一に配置された壁近接センサのアレイを含む。各壁近接センサは、床面に実質的に平行に外向きに配向される。

【0021】

障害物センサシステムは、バンパーフレームに沿って分配され且つ駆動システムのホイールの前方に配置されたクリフ近接センサのアレイを含むことができる。各クリフ近接センサは、床面の下降縁部を検出するために床面にて下向きに配向される。その上、各クリフ近接センサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。

【0022】

一部の実施構成において、障害物センサシステムは、バンパーフレーム上に配置され、４５度〜２７０度の間の水平視野を有する少なくとも１つの光閉じ込めセンサを含む。光閉じ込めセンサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。

【0023】

近接センサのアレイは、少なくとも４つの別個の近接センサのアレイを含む。一部の実施例において、近接センサのアレイは、第１のセンサタイプの３又はそれ以上の近接センサを有する第１のセンサアレイと、第１のセンサタイプとは異なる第２のセンサタイプの３又はそれ以上のセンサを有する第２のセンサアレイと、を含む。第１及び第２のセンサアレイのタイプは、本明細書で検討されたセンサタイプの少なくとも何れかとすることができる。第１のセンサアレイは、床面に対してバンパーフレーム上で第２のセンサアレイの上方に垂直に配置することができる。センサアレイのうちの１つは、バンパーフレームの前方周囲に沿って均一に配置された壁近接センサのアレイを含むことができる。各壁近接センサは、床面に実質的に平行に外向きに配向される。他のセンサアレイは、バンパーフレームに沿って分配され且つ駆動システムのホイールの前方に配置されたクリフ近接センサのアレイを含むことができる。各クリフ近接センサは、床面の下降縁部を検出するために床面にて下向きに配向される。その上、各クリフ近接センサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。

【0024】

一部の実施構成において、補助回路基板は、近接センサのアレイからセンサ信号を受け取り、受け取ったセンサ信号に対してセンサデータ処理を実行し、処理されたセンサ信号を主回路基板により認識可能なデータパケットにパッケージ化する。センサデータ処理は、アナログ−デジタル変換、信号フィルタリング、又は信号調整のうちの少なくとも１つを含むことができる。

【0025】

本開示の別の態様は、移動式ロボットを提供する。移動式ロボットは、バンパーフレームに沿って分配された近接センサのアレイを含み、各近接センサは、放射場を有する赤外線エミッタと、検出場を有する赤外線検出器と、を含む。各近接センサは、補助回路基板に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタに集められた少なくとも２つのワイヤを有する。通信ラインは、補助回路基板を主回路基板に接続する。一部の実施例においてはモノコック構造の筐体である統合容器は、２又はそれ以上の嵌合凹状受け部を有する。２又はそれ以上の嵌合凹状受け部は、閉鎖リムに沿って嵌合し、当該リムに沿ってシールされる。統合容器は、近接センサのアレイ及び補助回路基板を内包する。統合容器は、通信ラインが出る単一のシールされたアパーチャを含む。

【0026】

一部の実施例において、通信ラインは、近接センサのアレイを補助回路基板に接続するワイヤの半分未満の数の通信ラインを有するシリアル通信ラインである。

【0027】

一部の実施例において、単一のシールされたアパーチャは、嵌合凹状受け部により定められる統合容器の表面積の１００分の１よりも小さい面積を定める。上記の実施例の何れかにおいて、単一のシールされたアパーチャは、１平方センチメートルよりも小さい面積を定めるオリフィスである。上記に記載した実施例の何れかにおいて、請求項に記載の移動式ロボットでは、嵌合凹状受け部により定められる統合容器は、３又はそれ以上の日本工業規格（ＪＩＳ）の防水等級を有する。上記の実施例の何れかにおいて、請求項に記載の移動式ロボットでは、統合容器は、赤外線透過及び可視光遮断性のプラスチックから作られる。

【0028】

本開示の更に別の態様において、バンパーを有する移動式ロボットを作動させる方法は、バンパー上に配置された１又はそれ以上のセンサからのセンサ信号をバンパー上に配置された補助回路基板にて受け取るステップと、受け取ったセンサ信号をバンパーコントローラ上で処理するステップと、処理されたセンサ信号に基づくセンサ事象をロボットのロボットコントローラに通信するステップと、を含む。

【0029】

一部の実施構成において、本方法は、バンパー上に配置された接触センサ、バンパー上に配置された近接センサ、又はバンパー上に配置されたカメラのうちの少なくとも１つからセンサ信号を受け取るステップを含む。受け取ったセンサ信号の処理は、アナログ−デジタル変換、信号フィルタリング、又は信号調整のうちの少なくとも１つを含むことができる。本方法は、流体浸透に対してシールすることができる単一の通信経路を介して補助回路基板からロボットコントローラにセンサ事象を通信するステップを含むことができる。

【0030】

本方法は、ロボットの周りの環境に関する局所的センサ感知を決定するため補助回路基板から受け取ったセンサ事象に応答して、ロボットコントローラ上でマッピングルーチンを実行するステップを含むことができる。その上、本方法は、実行したマッピングルーチンの結果に基づいて、駆動コマンドをロボットコントローラから駆動システムに送出するステップを含むことができる。

【0031】

一部の実施例において、本方法は、ロボットコントローラ上で制御システムを実行するステップを含む。制御システムは、互いに通信状態にある制御調停システム及び挙動システムを含む。挙動システムは、バンパーコントローラから受け取ったセンサ事象に基づいた制御調停システムによるコマンドの実行に影響を及ぼす少なくとも１つの挙動部を実行する。少なくとも１つの挙動部は、ロボットセンサシステムから受け取ったセンサ信号に基づいた制御調停システムによるコマンドの実行に影響を及ぼすことができる。

【0032】

本開示の１又はそれ以上の実施構成の詳細は、添付図面及び以下の説明において記載される。他の態様、特徴、及び利点は、本明細書及び図面並びに請求項から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】例示的な表面清掃ロボットの斜視図である。

【図2】図１に示すロボットの底面図である。

【図3】図１に示すロボットの部分分解図である。

【図4】図１に示すロボットの断面図である。

【図5】カバレッジロボット用の例示的なバンパーの部分分解図である。

【図6】例示的な障害物センサシステムの斜視図である。

【図7】カバレッジロボット用の例示的なバンパーの後方斜視図である。

【図8A】複数の近接センサに接続された例示的なワイヤコレクタの上面図である。

【図8B】バンパー上に配列された近接センサの２つのスタックされて互い違いにされたセンサアレイの例示的な放射場及び検出場の概略図である。

【図8C】バンパー上に配列された近接センサの２つのスタックされて互い違いにされたセンサアレイの例示的な放射場及び検出場の概略図である。

【図8D】近接センサの例示的な放射場及び検出場の概略図である。

【図8E】近接センサの例示的な放射場及び検出場の概略図である。

【図8F】近接センサの例示的な放射場及び検出場の概略図である。

【図9A】表面清掃ロボットのセンサ場の概略上方断面図である。

【図9B】表面清掃ロボットのセンサ場の概略上方断面図である。

【図10A】複数のセンサアレイを支持する例示的なバンパーの前方斜視図である。

【図10B】補助回路基板をロボットコントローラに接続する通信ラインを有するバンパーの部分上面図である。

【図10C】例示的なバンパーフレームの部分後方斜視図である。

【図11A】ロボットコントローラに接続するための通信ラインを有する補助回路基板を支持する例示的なバンパーの前方斜視図である。

【図11B】センサアレイを支持する例示的なバンパーの部分上面図である。

【図12】カバレッジロボット用のバンパーシステムの概略図である。

【図13】例示的なロボットシステムの概略図である。

【図14】例示的なロボット制御システムの概略図である。

【図15】移動式ロボットを動作させる方法の例示的な工程構成を示す。

【発明を実施するための形態】

【0034】

種々の図面における同じ参照符号は同じ要素を示している。

【0035】

自律式移動ロボットは、表面を横断しながら清掃することができる。ロボットは、デブリを攪拌することにより表面から湿潤デブリを除去することができ、及び／又は表面に清掃液を塗布し、表面上で清掃液を広げて（例えば、塗りつける、磨き洗浄する）、表面から廃液（例えば、清掃液とその中に混合したデブリの実質的に全て）を集めることにより表面を湿式清掃することができる。

【0036】

図１〜４を参照すると、一部の実施構成において、ロボット１００は、駆動システム１２０により支持される本体１１０を含む。ロボット本体１１０は、前方部分１１２と後方部分１１４とを有する。駆動システム１２０は、右及び左被駆動ホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂを含む。ホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂは、本体１１０によって定められる横軸線Ｘに沿って実質的に対向し、それぞれのホイール１２４ａ、１２４ｂを駆動する駆動モータ１２２ａ、１２２ｂをそれぞれ含む。駆動モータ１２２ａ、１２２ｂは、本体１１０（例えば、ファスナー又は工具不要接続を介して）に解除可能に接続することができ、駆動モータ１２２ａ、１２２ｂは、任意選択的に、実質的にそれぞれのホイール１２４ａ、１２４ｂの上に位置付けられる。ホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂは、本体１１０に解除可能に取り付けられ、それぞれのバネによって清掃面１０と係合するよう押し付けることができる。ロボット１００は、ロボット本体１１０の前方部分１１２を支持するよう配置されたキャスターホイール１２６を含むことができる。

【0037】

ロボット１００は、本体１１０によって定められる互いに直交する３つの軸線、すなわち、横軸線Ｘ、前後軸線Ｙ、及び中心垂直軸線Ｚに対する移動の種々の組み合わせにより清掃面１０にわたって移動することができる。前後軸線Ｙに沿った前方への駆動方向は、Ｆ（以下「前方」と呼ばれる場合もある）で示され、前後軸線Ｙに沿った後方への駆動方向は、Ａ（以下「後方」と呼ばれる場合もある）で示される。横軸線Ｘは、ホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂの中心点によって定められる軸線に実質的に沿ってロボット１００の右側Ｒと左側Ｌとの間に延びる。

【0038】

ロボット１００は、流体アプリケータ１７０を有する湿式清掃システム１６０を含むことができ、該流体アプリケータ１７０は、横軸線Ｘに沿って延びて、湿潤真空スクイージー１８０ｂの後方で湿潤真空掃除中に表面１０上に清掃液を分配し、分配した流体を清掃面１０上に存在できるようにする。ロボット１００が清掃面１０の周りを操縦すると、湿潤真空スクイージー１８０ｂが、予め分配された液体及びそこに浮遊するデブリを吸い上げる。

【0039】

ロボット１００は、ローラブラシ１９２（例えば、ブリストル及び／又は叩きフラップを備えた）を有する乾式清掃システム１９０を含むことができ、該ローラブラシ１９２は、横軸線Ｘに平行に延びて、ロボット本体１１０により回転可能に支持されて、乾式真空スクイージー１８０ａの後方で且つ湿潤真空スクイージー１８０ｂの前方で床面１０に接触する。

【0040】

図１〜７を参照すると、一部の実施構成において、本体１１０の前方部分１１２は、バンパー１３０を保持し、該バンパーは、例えば、ホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂが清掃ルーチン中に清掃面１０にわたってロボット１００を推進させるときに、ロボット１００の駆動経路における１又はそれ以上の事象を（例えば、１又はそれ以上のセンサを介して）検出する。ロボット１００は、事象に応答してロボット１００を操縦（例えば、障害物から離れて）するようホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂを制御することにより、バンパー１３０によって検出された事象（例えば、障害物、段差、壁）に応答することができる。本明細書では一部のセンサがバンパー１３０上に配置されて記載されているが、これらのセンサは、これに加えて又は代替として、ロボット１００上の様々な異なる位置の何れかに配置することができる。

【0041】

一部の実施構成において、バンパー１３０は、ロボット本体１１０によって支持されて、ロボット本体１１０の前方周囲と相補的な形状を定めるバンパーフレーム１３１を含む。バンパーフレーム１３１上に配置される障害物センサシステム４００は、コンピュータプロセッサ４５２（例えば、マイクロコントローラ）と、非一時的メモリのようなメモリ４５４とを含む、バンパーコントローラ４５０（例えば、多重化及びシリアル化補助回路基板）を含む。コンピュータプロセッサ４５２は、メモリ４５４に格納された命令を実行することができる。補助回路基板４５０は、バンパー１３０上（例えば、バンパーフレーム１３１又はバンパーハウジング１３３上）に配置されたバンパーセンサ４１０からのセンサ信号を受け取り、本体１１０によって保持されたロボットコントローラ１５０（例えば、主回路基板）と（例えば、シリアル通信を介して）通信する。例えば、補助回路基板４５０は、バンパーセンサ４１０からのセンサ信号を受け取り、センサデータを処理して、データパケット４５５（図１０）をセンサ状態と共にロボットコントローラ１５０（すなわち、主回路基板）に通信する。第１及び第２の部分１３３ａ、１３３ｂ（例えば、共に接続することができる）を有するバンパーハウジング１３３は、フレーム１３１及び障害物センサシステム４００を収容することができる。バンパーハウジング１３３は、流体浸透により生じる可能性がある電気的な短絡及び損傷を避けるために、障害物センサシステム４００を（例えば、気密的に）シールすることができる。

【0042】

図５及び７に示すように、一部の実施構成において、バンパーハウジング１３３は、２又はそれ以上の嵌合凹状受け部（例えば、第１及び第２の部分１３３ａ、１３３ｂ）を含む統合容器である。２又はそれ以上の嵌合凹状受け部１３３ａ、１３３ｂは、閉鎖リム１１３３に沿って嵌合し、該閉鎖リム１１３３は、当該リム１１３に沿ってガスケット（図示せず）のようなシールを含み、フレーム１３１及びそこに配置される全ての要素を内包する。リム１１３３は、第１の嵌合凹状受け部１３３ａの第１のリム部分１１３３ａと、第２の嵌合凹状受け部１３３ｂの第２のリム部分１１３３ｂとの間の連結部である。一部の実施例において、バンパーハウジング１３３は、フレーム１３１と、センサ４１０のアレイ及びバンパーコントローラ４５０（遠隔又は補助回路基板とも呼ばれる）などのそこに配置された全ての要素とのためのモノコック構造の筐体である。バンパーハウジング１３３は、近接センサ４１０のアレイなどのバンパーセンサ４１０及び補助回路基板４５０をシールする。バンパーハウジング１３３は、ロボット１００の主回路基板と嵌合するために、補助回路基板４５０から通信ライン４８０が出る単一のシールされたアパーチャ４８５を含む。一部の実施例において、バンパーハウジング１３３は、赤外線（ＩＲ）を透過し及び可視光を遮断するプラスチックから作られる。

【0043】

一部の実施構成において、単一のシールされたアパーチャ４８５は、嵌合凹状受け部１３３ａ、１３３ｂにより定められるバンパーハウジング１３３の表面積の１００分の１よりも小さい面積を定める。単一のシールされたアパーチャ４８５は、１平方センチメートルよりも小さい面積を定めるオリフィスとすることができる。

【0044】

バンパーハウジング１３３は、３又はそれ以上の日本工業規格（ＪＩＳ）の防水等級を有する。製品防水に関するＪＩＳ等級は、「０」から「８」までの製品内に蓄積される浸水の保護レベルを定めた等級である。様々なＪＩＳクラスは、以下の定義に従って定められる。

【0045】

ＪＩＳ「０」 特に保護なし

【0046】

ＪＩＳ「１」 鉛直から落ちてくる水滴による有害な影響がない（防滴Ｉ形）

【0047】

ＪＩＳ「２」 鉛直から１５度の範囲で落ちてくる水滴による有害な影響がない（防滴ＩＩ形）

【0048】

ＪＩＳ「３」 鉛直から６０度の範囲で落ちてくる水滴による有害な影響がない（防雨形）

【0049】

ＪＩＳ「４」 あらゆる方向からの飛沫による有害な影響がない（防沫形）

【0050】

ＪＩＳ「５」 あらゆる方向からの噴流水による有害な影響がない（防噴流形）

【0051】

ＪＩＳ「６」 あらゆる方向からの強い噴流水による有害な影響がない（耐水形）

【0052】

ＪＩＳ「７」 一定の条件下で水没したときに筐体内部への浸水がない（防浸形）

【0053】

ＪＩＳ「８」 指定圧力下で連続して水没しても機器が使用可能である（水中形）

【0054】

図８Ａ〜８Ｄを再度参照すると、障害物センサシステム４００は、近隣の障害物を検出するためバンパー１３０上に配置された１又はそれ以上の近接センサ４１０（例えば、バンパーフレーム１３１に沿って分散された近接センサ４１０のアレイ）を含むことができる。一部の実施構成において、近接センサ４１０のアレイは、少なくとも４つの近接センサを含む。近接センサ４１０は、物体又は障害物がロボット１００の所与の範囲内にあるときに補助回路基板４５０に信号を提供する、収束赤外（ＩＲ）エミッタセンサ素子、ソナーセンサ、超音波センサ、及び／又はイメージングセンサとすることができる。一部の実施構成において、各近接センサ４１０は、ロボット１００から離れて対面し、収束放射場４１５と検出場４１７とをそれぞれ有するよう互いに向かって角度が付けられた光エミッタ４１４及び光子検出器４１６を共に保持するハウジング４１２を含む。一部の実施例において、エミッタ４１４及び検出器４１６は、これらの間に４０〜６０度（例えば、５０度）の角度βを有し、対応する放射場及び検出場４１５、４１７が収束又は重なり合うように配列される。図８Ｃに示す実施例において、ハウジング４１２は、放射場及び検出場４１５、４１７の両方が、一方の側（例えば、外側部分上）で中心から１０度外れて広がり、他方の側（例えば、内側部分上）で中心から２５〜３０度外れて広がるように、放射場及び検出場４１５、４１７を形成するよう構成される。その上、各近接センサ４１０は、補助回路基板４５０に接続された少なくとも１つのワイヤコレクタ４０１に集められる少なくとも２つのワイヤ４１３を有することができる。一部の実施構成において、ワイヤコレクタ４０１は、ワイヤハーネス、可撓性回路基板、又はリボンケーブルである。図８Ａに示す実施例において、ワイヤコレクタ４０１は、コネクタ４０２にて補助回路基板４５０に接続されたワイヤハーネスである。障害物センサシステム４００はまた、補助回路基板４５０を主回路基板１５０に接続するシリアル通信ライン４８０を含む。通信ライン４８０は、近接センサ４１０のアレイを補助回路基板４５０に接続するワイヤ４１３の半分未満の数量、又は計数を含む。

【0055】

図１〜７を再度参照すると、図示の実施例において、障害物センサシステム４００は、バンパー１３０の前方周囲に沿ってバンパーフレーム１３１に均等に配列され、近隣の壁を検出するために床面１０と実質的に平行に外向きに配向された壁近接センサ４１０ａのアレイ（例えば、１０個の壁近接センサ４１０ａ）を含む。障害物センサシステム４００はまた、ロボット１００が一連の階段に遭遇したときなど、ロボット１００が床１０の下降縁部に遭遇した時点を検出するよう構成されたクリフ近接センサ４１０ｂ又はそのアレイ（例えば、４個のクリフ近接センサ４１０ｂ）を含むことができる。１又は複数のクリフ近接センサ４１０ｂは、下向きにされて、バンパー１３０の前縁１３６付近のバンパー１３０の下側部分１３２上及び／又は駆動ホイール１２４ａ、１２４ｂの一方の正面に配置することができる。光エミッタ４１４は、床面１０に向けて光学信号を発生させる。光学信号は、床面１０から光子検出器４１６に向かって反射し、該光子検出器４１６により検出される。バンパーフレーム１３１又はバンパーハウジング１３３は、特定の向き（例えば、床に向かって下向きに、又は壁を検出するために外向きに近接センサを配向する）で近接センサハウジング４１２を受けて保持することができる。一部の実施構成において、バンパーハウジング１３３は、一体部材として近接センサハウジング４１２を定める。

【0056】

一部の事例において、段差及び／又は壁検知は、赤外線（ＩＲ）近接又は実距離検知を用いて、すなわち、互いに向かって角度が付けられた赤外線エミッタ４１４と赤外線検出器４１６とを使用して、床であることが予想される位置にて重なり合う放射場及び検出場、従って検出ゾーンを有するように実施される。ＩＲ近接検知は、比較的狭い視野を有する可能性があり、信頼性が表面アルベドに依存する場合があり、表面間で変化する距離精度を有する可能性がある。結果として、複数の別個のクリフ近接センサ４１０ｂをロボット１００の外周部の周りに配置し、ロボット１００上の複数の点から段差を適切に検出することができる。

【0057】

各近接センサ４１０、４１０ａ〜ｂは、数キロヘルツの周波数で光エミッタ４１４を変調し、光子検出器４１６を用いて当該周波数に同調された何れかの信号を検出することができる。光子検出器４１６が検出信号を出力できない場合、予想される標的表面が存在せず、重なりは検出されない。これに応答して、補助回路基板４５０は、壁又は段差の検出を示すデータパケット４５５をロボット制御装置１５０に送信することができ、該ロボット制御装置は、回避アルゴリズムを実行し、ロボット１００が検出された壁又は段差を回避するようにさせることができる。反射した光学信号が検出された場合には、処理を継続する。

【0058】

一部の実施構成において、クリフ近接センサ４１０ｂは、ロボット１００の静止状態を検出する。例えば、ロボットコントローラ１５０は、ロボット１００に床面１０に沿ってくねり運動で前後に移動させるコマンドを実行することができる。ロボット１００の他の構成要素と実質的に干渉することなく、各クリフ近接センサ４１０ｂは、ロボット１００が移動する（例えば、直線運動、転回運動、くねり運動で）ときの床面１０の変動に相当する反射光学信号の小変動を検出することができる。補助回路基板４５０及び／又はロボットコントローラ１５０は、床面１０からの反射光学信号の変動がないことを検出したときに、静止又は立ち往生状態を判定することができる。

【0059】

バンパー１３０上に配置され、右及び左駆動ホイール１２４ａ、１２４ｂそれぞれの実質的に前方に配列されて実質的に整列された右及び左クリフ近接センサ４１０ｂｒ、４１０ｂｌは、ロボット１００に対して段差事象を検出して検出した段差事象に成功裏に応答する（例えば、前方運動量の力に打ち勝って、１又はそれ以上のホイール１２４ａ、１２４ｂが段差に乗り上げる前に停止する）のに十分な時間を許容しながら、比較的高速の前進速度（例えば、約２００ｍｍ／ｓ〜約４００ｍｍ／ｓ）でロボット１００が進むのを可能にすることができる。

【0060】

近接センサ４１０は、単独で機能することができ、或いは、代替として、冗長性のため１又はそれ以上の接触センサ４２０（例えば、隆起スイッチ）と組み合わせて機能することができる。例えば、ロボット本体１１０上の１又はそれ以上の接触又は隆起センサ４２０は、ロボット１００が障害物に物理的に遭遇したか否かを検出することができる。このような接触センサ４２０は、障害物に遭遇した時点を判定するために、ロボット１００内の静電容量又は物理的変位などの物理的特性を用いることができる。図示の実施例において、接触センサ４２０は、ロボット本体１１０に対するバンパー１３０の移動を検出する。一部の実施例において、接触センサ４２０は、バンパー１３０に回転可能に装着され、バンパー１３０が物体に接触することにより生じる移動を検出するためにホール効果センサを含む。

【0061】

図７を参照すると、バンパー１３０は、隆起／障害物との接触を検知するため、及び駆動方向Ｆに対する入射角及び／又は障害物に対するロボット１００の向きを決定するために、バンパー１３０の右及び左部分１３０ｒ、１３０ｌそれぞれ上に配置された右及び左接触センサ４２０ｒ、４２０ｌを含むことができる。例えば、右接触センサ４２０が隆起を検出し、左接触センサ４２０ｌが検出しなかった場合には、ロボットコントローラ１５０は、ロボット１００が右側の障害物に向かって移動したと判定することができ、逆もまた同様である。接触センサ４２０ｒ、４２０ｌの両方が、ロボットコントローラ１５０又は主回路基板に隆起信号を提供する場合には、補助回路基板４５０は、ロボット１００が前方駆動方向Ｆに沿って障害物に向かって移動したと判定することができる。２つの接触センサ４２０ｒ、４２０ｌが図示されているが、あらゆる数の隆起センサ４２０を用いることができる。

【0062】

一部の実施構成において、接触センサ４２０ｒ、４２０ｌは、補助回路基板４５０と通信し、補助回路基板４５０は、バンパー通信ライン４８０及びコネクタ４８６を介してロボットコントローラ１５０と通信する。通信コネクタ４８６は、バンパーハウジング１３３上又はロボットコントローラ１５０上に配置されて、これらと気密シールすることができる。補助回路基板４５０は、接触センサ４２０ｒ、４２０ｌの何れかからのセンサ信号の受信に応答して、ロケーション、前方駆動方向に対する方向、及び／又は他の隆起パラメータを決定する隆起アルゴリズムを実行することができる。

【0063】

図４〜７、９Ａ及び９Ｂを参照すると、障害物センサシステム４００は、バンパー１３０上に配置された１又はそれ以上の閉じ込めセンサ４３０を含むことができる。閉じ込めセンサ４３０は、光学系により配向される水平視野４３２（例えば、４５°〜２７０°の間）を有する光学（例えば、赤外線）センサとすることができる。コントローラ１５０は、１つのセンサをシミュレートするために複数の閉じ込めセンサ４３０からセンサ信号を受け取ることができる。その上、コントローラ１５０は、複数の閉じ込めセンサ４３０を用いて検出した赤外線ビームの指向性を決定することができる。

【0064】

図９Ａに示す実施例において、バンパー１３０は、バンパー１３０の上側部分１３４上に配置された単一の閉じ込めセンサ４３０を含む。閉じ込めセンサ４３０は、該閉じ込めセンサ４３０の配置に基づいて、又はセンサの動作パラメータに起因して、３０〜３６０度の間の視野４３２を有する（例えば、視野４３２は、ロボット本体１１０の一部により遮られる）ことができる。３６０度未満の視野４３２では、閉じ込めセンサ４３０は、ロボット１００の直ぐ後方に盲点領域４３４を有するように配列される場合がある。

【0065】

図９Ｂに示す実施例において、バンパー１３０は、該バンパー１３０の上側部分１３４上に配置された第１、第２、及び第３の閉じ込めセンサ４３０ａ〜ｃを含む。第１の閉じ込めセンサ４３０ａは、前方駆動方向Ｆに沿って前方に照準が定められ、第２の閉じ込めセンサ４３０ｂは、右方向Ｒに沿って照準が定められ、第３の閉じ込めセンサ４３０ｃは、左方向Ｌに沿って照準が定められる。結果として、第１、第２、及び第３の閉じ込めセンサ４３０ａ〜ｃの視野４３２ａ〜ｃは重なり合い、冗長的検知を提供することができる。図示の実施例において、第１、第２、及び第３の閉じ込めセンサ４３０ａ〜ｃの視野４３２ａ〜ｃは、前方駆動方向Ｆに沿って重なり合って当該方向で冗長的検知を提供し、物体／障害物との偶発的衝突又は段差縁部からの落下のあらゆる可能性を低減するようにする。一部の実施例において、第１の閉じ込めセンサ４３０ａの第１の視野４３２ａは、前方駆動方向Ｆ上の中心にあり、第２及び第３の閉じ込めセンサ４３０ｂ〜ｃの第２及び第３の視野４３２ｂ〜ｃが、前方駆動方向Ｆに沿って第１の視野４３２ａ上で１０°〜６０°の間の角度θだけ重なり合っている。第２及び第３の閉じ込めセンサ４３０ｂ〜ｃの第２及び第３の視野４３２ｂ〜ｃは、ロボット１００の後方（すなわち、前方駆動方向Ｆの反対側）を見るように構成することができるが、任意選択的に、ロボット１００の直ぐ後方の盲点領域４３４を対象範囲としない。少なくとも１つの視野４３２ａ〜ｃを後方を見るように構成することにより、仮想壁を示す放射ビーム又はドッキングステーションによって放射される接近ビームを狭い角度で超えない範囲でロボット１００を操縦することが可能になる。

【0066】

ロボット本体１１０の中心部分１１３に対してバンパー１３０上（例えば、ロボット本体１１０の外周１１５に沿って）に閉じ込めセンサ４３０、４３０ａ〜ｃを配置することにより、ロボット１００が、転回中にロボット本体１１０の外周１１５に近接した垂直壁赤外線ビーム（ビーコンにより放射された）を検出できるようになる。ロボット本体１１０の中心部分１１３に閉じ込めセンサ４３０を配置するには、外周１１５に対して当該センサ４３０を上昇させることが必要となり、その結果、閉じ込めセンサ４３０は、ロボット本体の外周１１５に近接した赤外線ビームを検出することができるようになる。従って、バンパー１３０上（例えば、ロボット本体１１０の外周１１５に沿って）に閉じ込めセンサ４３０、４３０ａ〜ｃを配置すると、ロボット１００の全高を比較的低くすることができ、ロボット本体１１０の何れかの突出部と障害物が干渉する可能性が低くなる。

【0067】

補助回路基板４５０は、バンパーセンサ４１０、４１０ａ、４１０ｂ、４２０をポーリングして、それぞれのセンサ信号を受け取り、アナログデジタル変換のようなセンサデータ処理、フィルタリング、並びに変換及び／又は調整されたセンサ信号からロボットコントローラ１５０が認識可能なデータパケットへのパッケージングを実行することができる。バンパーセンサ４１０、４１０ａ、４１０ｂ、４２０とロボットコントローラ１５０との間に多数のワイヤが延びるのではなく、補助回路基板４５０は、ロボットコントローラ１５０に対して障害物センサシステム４００用に単一の通信ライン４８０（例えば、シリアルライン）を設ける。通信ライン４８０は、浸水を防ぐため、補助回路基板４５０（例えば、プリント回路基板）との接続部をシールする第１のシール４８２と、バンパーハウジング１３３から単一のオリフィス４８５を通る出口をシールする第２のシール４８４とを有することができる。一部の実施構成において、バンパー１３０は、浸水を防ぐために、オリフィス４８５を通って挿入され、バンパーフレーム１３１又はバンパーハウジング１３３と気密シールされるコネクタ４８６を含む。

【0068】

図４及び６を参照すると、通信コネクタ４８６と嵌合した通信ライン４８０により、バンパー１３０とロボット１００との間に延びるワイヤの数を低減することでロボット１００のワイヤ実装密度が低減される。この構成は、バンパー１３０とロボット１００との間の多くのワイヤの移動を排除し、従って、これらのワイヤの疲労の可能性が低減される。この構成は更に、専用の補助回路基板４５０によって使用可能となる。補助回路基板４５０は、比較的大量のセンサ信号データを処理して、データパケット４５５をセンサ状態とと共にロボットコントローラ１５０に返送する。この追加の処理能力により、バンパー１３０内のセンサ４１０及び対応するワイヤとロボットコントローラ１５０との間の接続の数が低減され、更に、他のタスクに対するロボットコントローラ１５０の処理能力が軽減される。バンパー１３０内に装着された補助回路基板４５０による追加の処理能力に起因して、専用の補助回路基板４５０は、ロボット１００の再構成又はロボットコントローラ１５０の処理能力に過大な負荷をかけることなく、バンパー１３０の機能向上で追加のセンサ４１０を組み込むことを可能にする。障害物センサシステム４００は、プラグ＆プレイコンポーネントとしてロボットコントローラ１５０と通信する単独モジュール式のセンサシステムとして機能することができる。

【0069】

図８Ａ〜８Ｆ、及び１０Ａ〜１０Ｃを参照すると、一部の実施構成において、バンパー１３０は、ロボット本体１１０の前方外周の相補的な形状を定めたバンパーフレーム１３１と、該バンパーフレーム１３１に沿って分配された近接センサ４１０のアレイとを含む。各近接センサ４１０は、対応する収束放射場及び検出場４１５、４１７を有するよう離間して配置されて構成された、赤外線エミッタ４１４及び赤外線検出器４１６を有する。その上、各近接センサ４１０は、赤外線エミッタ４１４及び赤外線検出器４１６間に定められるセンサ長Ｓを有する。アレイ状の個々のセンサ長Ｓの累計は、バンパーフレーム１３１の移動式ロボットの前方外周に沿って見た近接センサ４１０のアレイの長さＡＬ（図８Ｄに破線で示される）よりも大きい。アレイ状の各近接センサ４１０は、移動式ロボット１００の前方外周に沿った所定の近接センサ位置に対応する。このような近接センサ４１０がバンパーフレーム１３１上でスタック状又は垂直に重なり合った構成で配列されるので、このような近接センサ４１０は、スタックの層間で敷設レンガのように互い違いにされる。一部の実施例において、センサ長Ｓは、２０〜５０ｍｍ（例えば、３６ｍｍ）の間である。一部の実施構成において、アレイ状の近接センサ４１０の少なくとも一部は、移動式ロボット１００の前方外周に沿って互いに重なり合っている。

【0070】

一部の実施構成において、各近接センサ４１０の赤外線エミッタ４１４及び赤外線検出器４１６は、別の近接センサ４１０の赤外線エミッタ４１４及び赤外線検出器４１６の間でロボット１００を支持する床面１０に対して垂直に位置付けられる。一部の実施例において、バンパーフレーム１３１は、中心点Ｃを有する円弧を定め、近接センサ４１０は、隣接する近接センサ４１０のセンサ長Ｓの中点の間に５〜２０度の間隔αを有するように配列される。近接センサ４１０は、隣接する近接センサ４１０のセンサ長Ｓの中点Ｍの間に１２度の間隔を有するように配列することができる。その上、近接センサ４１０は、隣接する近接センサ４１０のセンサ長Ｓの中点Ｍの間でバンパーフレーム１３１に沿って等間隔で又は不均一に離間して配置することができる。

【0071】

近接センサ４１０のアレイは、近接センサ４１０の第１のセンサアレイ４１０２と、ロボット１００を支持する床面１０に対してバンパーフレーム１３１上で第１のセンサアレイ４１０２の下方に垂直に配置された近接センサの第２のセンサアレイ４１０４とを含むことができる。第１のセンサアレイ４１０２における近接センサ４１０の赤外線エミッタ４１４及び赤外線検出器４１６のうちの一方は、床面に対して、第２のセンサアレイ４１０４における近接センサ４１０の赤外線エミッタ４１４及び赤外線検出器４１６のうちの一方と垂直方向に整列することができる。図示の実施例において、第１及び第２のセンサアレイ４１０２、４１０４は、水平方向に均等にオフセットしたスタック構成で配列されるが、バンパーフレーム１３１に沿った様々なロケーションで局所的集合を有する不均一な分配など、他の配列も実施可能である。第１及び第２のセンサアレイ４１０２、４１０４の近接センサ４１０は、バンパーフレーム１３１の前方周囲に沿って均一に配置された壁近接センサ４１０とすることができる。各壁近接センサ４１０は、床面１０に実質的に平行に外向きに配向されている。補助回路基板４５０は、時限的間隔でエミッタ４１４をトリガし、第１のセンサアレイ４１０２のエミッタ４１４が第２のセンサアレイ４１０４のエミッタ４１４とは異なる時間間隔で赤外光を放射するようにする。その上、補助回路基板４５０は、それぞれのセンサアレイ４１０２、４１０４のエミッタと協働して光放射を検知するよう検出器４１６をトリガすることができる。これにより、あるセンサアレイ４１０２、４１０４の光放射が、別のセンサアレイ４１０２、４１０４の光放射の検出と干渉するのが防止される。一部の実施例において、第１のセンサアレイ４１０２の近接センサ４１０は、第２のセンサアレイ４１０４の近接センサ４１０とは異なる（例えば、位相、波長、又は周波数の点で）ように変調される。

【0072】

一部の実施構成において、第１のセンサアレイ４１０２は、第１のセンサタイプの３又はそれ以上の近接センサ４１０を含み、第２のセンサアレイ４１０４は、第１のセンサタイプとは異なる第２のセンサタイプの３又はそれ以上のセンサを含む。第１のセンサアレイ４１０２は、バンパーフレーム１３１上で第２のセンサアレイ４１０４の上方に垂直に配置することができる。第１及び第２のセンサタイプは、例えば、限定ではないが、接触センサ、近接センサ、クリフセンサ、レーザ、ソナー、及びカメラとすることができる。

【0073】

障害物センサシステムは、第１及び第２のセンサアレイ４１０２、４１０４の下方に垂直に配列された近接センサ４１０の第３のセンサアレイ４１０６を含むことができる。第３のセンサアレイ４１０６の近接センサ４１０は、バンパーフレーム１３１に沿って分配され、駆動システム１２０のホイール１２４ａ、１２４ｂの前方に配置されたクリフ近接センサ４１０ｂとすることができる。各クリフ近接センサ４１０ｂは、床面１０の下降縁部を検出するため床面１０に対して下向きに配向される。その上、各クリフ近接センサ４１０ｂは、少なくとも１つのワイヤコレクタ４０１に集められる少なくとも２つのワイヤ４１３を有し、該ワイヤコレクタ４０１は、コネクタ４０２にて補助回路基板４５０に接続される。

【0074】

各センサアレイ４１０２、４１０４、４１０６の各近接センサ４１０は、例えば、１又はそれ以上のワイヤコレクタ４０１を介して補助回路基板４５０に接続される少なくとも２つのワイヤ４１３を有することができる。補助回路基板４５０は、バンパー１３０上のセンサ４１０の全て又はほとんどからのセンサ信号を受け取ることによる多重化機能を提供し、受け取った信号を処理し、１又はそれ以上の出力信号（例えば、シリアル信号）を単一の通信ライン４８０を通じてロボットコントローラ１５０（主回路基板）に送ることができる。通信ライン４８０は、近接センサ４１０のアレイを補助回路基板４５０に接続するワイヤ４１３の半分未満の数を含むことができる。通信ライン４８０は、図１０Ｂに示すように、バンパー１３０上の補助回路基板４５０とロボットコントローラ１５０との間の単一の通信経路を提供することができる。これは、ロボット１００の組み立てを簡素化し、バンパー１３０とロボット本体１１０との間の移動に起因するワイヤ疲労を生じる可能性があるワイヤ４１３の数を低減する。

【0075】

図１１Ａ及び１１Ｂは、バンパーフレーム１３１に沿った近接センサ４１０の非スタック配列を有するバンパー１３０の構成を例示している。障害物センサシステム４００は、バンパーフレーム１３１の前方周囲に沿って均一に配置され、床面１０に実質的に平行に外向きに配向された壁近接センサ４１０ａのアレイとすることができる。各近接センサ４１０は、少なくとも１つのワイヤコレクタ４０１に集められた少なくとも２つのワイヤ４１３を有し、該ワイヤコレクタ４０１は、コネクタ４０２にて補助回路基板４５０に接続されたワイヤハーネスである。一部の実施例において、ワイヤコレクタ４０１は、ワイヤハーネス、可撓性回路基板、又はリボンケーブルである。低背型バンパーフレーム１３１は、比較的小さいバンパー１３０を可能にする。バンパーフレーム１３１は、バンパーフレーム１３１及び任意選択的にバンパーハウジング１３３（図示せず）上に配置されたセンサ４１０からのセンサ信号を受け取る補助回路基板４５０を支持する。バンパーフレーム１３１は、その上に配置されるセンサ４１０のワイヤ４１３を保持又は固定し、ワイヤ４１３を補助回路基板４５０に配線するよう構成され、該補助回路基板４５０は、接続されたセンサ４１０から受け取ったセンサ信号を処理する。単一の通信ライン４８０は、補助回路基板４５０をロボットコントローラ１５０に接続する。

【0076】

図８Ｄ〜８Ｆは、円形椅子脚部及び方形椅子脚部それぞれの周りのバンパー１３０上の近接センサ４１０のエミッタ４１４の放射場４１５を示している。互い違いの第１及び第２のセンサアレイ４１０２、４１０４（例えば、垂直方向に重なり合う）は、図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、単一の非互い違いのセンサアレイよりも比較的高密度のカバレッジを提供する。単一のセンサアレイ４１０２は、バンパーフレーム１３１に沿って横並びに分配された５又は６個の近接センサ４１０のみを含むことができる。重なり合わないセンサ配列は、椅子脚部に対する不成功につながり、ロボット１００が椅子脚部を検出せずに衝突を生じる可能性がある。互い違いの近接センサアレイ４１０２、４１０４（例えば、図１０Ａ〜１０Ｃに示すような）のより高密度の放射場４１５は、センサ検出場のピークと谷の間のギャップを埋めることによってこの問題を解決する。第１及び第２のセンサアレイ４１０２、４１０４は、約１２度の近接センサ間隔αを有するように配列することができる。

【0077】

図１及び４を参照すると、本体１１０の上部分に配置されたユーザインタフェース１４０は、１又はそれ以上のユーザコマンドを受け取り、及び／又はロボット１００のステータスを表示する。ユーザインタフェース１４０は、ロボット１００によって保持されたロボットコントローラ１５０と通信し、ユーザインタフェース１４０によって受け取られる１又はそれ以上のコマンドが、ロボット１００による清掃ルーチンの実行を開始できるようにする。

【0078】

ロボットコントローラ１５０（制御システムを実行する）は、壁に追従するような操縦、床を磨き洗浄するような操縦、又は障害物が検出されたときに（例えば、障害物センサシステム４００により）移動方向を変える、などの動作をロボット１００にさせる挙動部を実行することができる。ロボットコントローラ１５０は、各ホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂの回転速度及び方向を独立して制御することによって、清掃面１０上のあらゆる方向でロボット１００を操縦することができる。例えば、ロボットコントローラ１５０は、ロボット１００を前方Ｆ、反転（後方）Ａ、右Ｒ、及び左Ｌ方向で操縦することができる。ロボット１００が実質的に前後軸線Ｙに沿って移動すると、ロボット１００は、左右の転回を交互に繰り返して、中心垂直軸線Ｚの周りで前後に回転（以下、くねり運動と呼ばれる））するようにする。くねり運動により、ロボット１００は、清掃動作中にスクラバーとして作動することが可能となる。その上、くねり運動は、ロボットコントローラ１５０がロボットの静止を検出するのに用いることができる。これに加えて、又は代替として、ロボットコントローラ１５０は、例えば、ロボット１００がコーナー部から抜け出すか、又は障害物から離れて操縦できるように、実質的に所定位置で回転するようロボット１００を操縦することができる。ロボットコントローラ１５０は、清掃面１０を横断している間に実質的にランダムな（例えば、擬似ランダムな）経路上でロボット１００を配向することができる。ロボットコントローラ１５０は、ロボット１００の周りに配置された１又はそれ以上のセンサ（例えば、衝突センサ、近接センサ、壁センサ、静止センサ、及びクリフセンサ）に対して応答することができる。ロボットコントローラ１５０は、センサから受け取った信号に応答してホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂの向きを変え、ロボット１００が清掃面１０を処理している間に障害物及び散乱物を避けるようにすることができる。使用中にロボット１００が立ち往生するか又は動けなくなった場合には、ロボットコントローラ１５０は、一連の脱出挙動を通じて、ロボット１００が脱出して通常の清掃動作に戻ることができるようにホイールモジュール１２０ａ、１２０ｂを配向することができる。

【0079】

図４、１２及び１３を参照すると、信頼性があり堅牢な自律移動を達成するために、ロボット１００は、複数の異なるタイプのセンサを有するセンサシステム５００を含むことができ、これらセンサは、互いに連動して用いて、ロボット１００がロボットの環境において行うべき措置に関してインテリジェントに決定することができるほどに十分なロボットの環境の感知をもたらすことができる。センサシステム５００は、ロボット本体１１０によって支持される１又はそれ以上のタイプのセンサを含むことができ、これらセンサは、障害物検出障害物回避（ＯＤＯＡ）センサ、通信センサ、ナビゲーションセンサ、その他を含むことができる。例えば、これらのセンサは、限定ではないが、近接センサ、接触センサ、カメラ（例えば、点群ボリュームイメージング、３次元（３Ｄ）イメージング、又は深度図センサ、可視光カメラ及び／又は赤外線カメラ）、ソナー、レーダー、ＬＩＤＡＲ（ライダー；光検出及び側距、散乱光の特性を測定して遠隔ターゲットの距離及び／又は他の情報を求める光学的補助検知を必要とする可能性がある）、ＬＡＤＡＲ（レーザ検出及び側距）、その他を含むことができる。一部の実施構成において、センサシステム５００は、側距ソナーセンサ、近接クリフ検出器、接触センサ、レーザスキャナ、及び／又はイメージングソナーを含む。

【0080】

ロボットプラットフォーム上にセンサを配置することに伴う幾つかの問題がある。第１に、センサは、ロボット１００の周りに最大カバレッジ（有効範囲）の関心領域を有するように配置する必要がある。第２に、センサは、ロボット１００自体がセンサに対して絶対最小値のオクルージョン（ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ）を生じるように配置されることが必要となる場合があり、本質的には、センサは、ロボット自体によって「見えなくなる」ように配置することはできない。第３に、センサの配置及び装着は、プラットフォームの工業的設計の残りの部分に対して邪魔にならないようにすべきである。審美的観点から、センサが目立たないように装着されたロボットは、そうでないものに比べてより「魅力的」と見なすことができる。実用上の観点から、センサは、通常のロボット動作を妨げない（障害物と干渉するなど）ように装着されるべきである。

【0081】

一部の実施構成において、センサシステム５００は、障害物センサシステム４００を含み、該障害物センサシステム４００は、何らかの近隣の又は入り込んでくる障害物を検出するために、ロボットコントローラ１５０と通信状態にあり且つロボット１００の１又はそれ以上のゾーン又は部分（例えば、ロボット本体１１０の外周付近に配置された）において配列された１又はそれ以上の近接センサ４１０及び衝突又は接触センサ４２０を有することができる。近接センサ４１０は、物体又は障害物がロボット１００の所与の範囲内にあるときにコントローラ１５０に信号を提供する、収束赤外（ＩＲ）エミッタセンサ素子、ソナーセンサ、超音波センサ、及び／又はイメージングセンサ（例えば、３Ｄ深度図イメージングセンサ）とすることができる。その上、近接センサ４１０の１又はそれ以上は、ロボット１００が一連の階段に遭遇したときなど、ロボット１００が床の下降縁部に遭遇した時点を検出するよう構成することができる。例えば、クリフ近接センサ４１０ｂは、ロボット本体１１０の前端及び後端又はその近傍に配置することができる。ロボットコントローラ１５０（制御システムを実行する）は、縁部が検出されたときに移動方向を変えるなどの動作をロボット１００にさせる挙動部を実行することができる。

【0082】

センサシステム５００は、ロボット本体１１０の前方部分上に装着され（例えば、前方駆動方向Ｆに沿った視野を有する）、ロボットコントローラ１５０と通信するレーザスキャナ４６０（図１２）を含むことができる。図４及び６に示す実施例において、レーザスキャナ４６０は、障害物センサシステム４００の一部としてバンパー１３０上に装着される。シュラウドの後方でバンパー１３０上にレーザスキャナ４６０を有することにより、ロボット１００の上部の外部装着と比べて、障害物との干渉を低減しながら前方視野を可能にする。レーザスキャナ４６０は、ロボット１００の周りの区域をスキャンすることができ、ロボットコントローラ１５０は、レーザスキャナ４６０から受け取った信号を用いて、スキャンした区域の環境マップ又は物体マップを作成することができる。ロボットコントローラ１５０は、ナビゲーション、障害物検出、及び障害物回避のため物体マップを用いることができる。その上、ロボットコントローラ１５０は、物体マップの作成のため、及び／又はナビゲーションのためにセンサシステム５００の他のセンサからの感知入力を用いることができる。

【0083】

一部の実施例において、レーザスキャナ４６０は、走査型ＬＩＤＡＲであり、これは、「主」スキャン線として一次元である領域を迅速にスキャンするレーザと、深度をこのラインで生じた各ピクセルに割り当てる（スキャン平面内の二次元深度ラインに戻る）ために位相差又はこれに類似した技術を用いる飛行時間型イメージング要素とを使用することができる。三次元マップを作成するため、ＬＩＤＡＲは、第２の方向に「補助」スキャンを実施することができる（例えば、スキャナを「縦に振る」ことによって）。この機械的スキャン技術は、補足されない場合には、例えば「フラッシュ」ＬＩＤＡＲ／ＬＡＤＡＲ及び「Ｓｗｉｓｓ Ｒａｎｇｅｒ」型焦点面イメージング要素センサのような技術、すなわち、各ピクセルでの１つの深度又は各ピクセルでの一連の深度を提供するよう（エンコードイルミネータ又は照明レーザを用いて）ピクセルの完全２−Ｄマトリックスにおける飛行時間計算を可能にするよう半導体スタックを用いた技術によって完全なものとなることができる。

【0084】

センサシステム５００は、ロボット本体１１０又はバンパー１３０上に装着され、ロボットコントローラ１５０と通信する１又はそれ以上の３次元（３Ｄ）イメージセンサ４７０（例えば、点群ボリュームイメージングデバイス）を含むことができる。図６及び９に示す実施例において、３−Ｄイメージセンサは、前方視野を有してバンパー１３０上に装着される。３−Ｄイメージセンサ４７０が限定的な視野を有する場合には、ロボットコントローラ１５０又はセンサシステム５００は、一部の実施構成において、左右方向のスキャン方式で３−Ｄイメージセンサを作動させ、堅牢なＯＤＯＡを実施するために比較的広い視野を生成することができる。

【0085】

一部の実施構成において、センサシステム５００は、ロボット１００の慣性モーメントを測定及び監視するためにコントローラ２００と通信状態にある慣性計測ユニット（ＩＭＵ）５１０（図４）を含む。ロボットコントローラ１５０は、正常な妨げのない動作に対応する閾値信号からのＩＭＵ５１０によるフィードバックのあらゆる偏差を監視することができる。例えば、ロボット１００が、段差につまずいて転び始めているか、床１０から離昇されているか、或いはその他の妨げを受けている場合には、ロボットコントローラ１５０は、ロボット１００の安全な動作を確保するために、緊急措置（限定ではないが、回避操縦、再較正、及び／又は音声／視覚的ワーニングの送出）をとる必要があると判定することができる。

【0086】

図１３及び１４を参照すると、一部の実施構成において、ロボット１００は、ロボット１００が表面上に清掃液を堆積させ、その後複数回の通過により表面から清掃液を収集するために戻ることができるように構成されたナビゲーションシステム６００を含む。単一通過の構成と比べて、複数回通過構成は、ロボット１００が高速度で移動しながら、清掃液を長い時間期間にわたり表面上に残すことが可能となる。ナビゲーションシステムにより、ロボット１００は、清掃流体が表面上に堆積されているが未だ収集されていない位置に戻ることが可能となる。ナビゲーションシステムは、清掃流体が残されている床面１０の部分にロボット１００が戻ることができるように、床面１０にわたって擬似ランダムパターンでロボット１００を操縦することができる。

【0087】

ナビゲーションシステム６００は、ロボットコントローラ１５０上に格納及び／又は実行される挙動ベースのシステムとすることができる。ナビゲーションシステム６００は、センサシステム５００と通信して、駆動システム１２０に対して駆動コマンドを決定し送出することができる。

【0088】

図１４を参照すると、一部の実施構成において、コントローラ１５０（例えば、１つ又は複数のコンピュータプロセッサ上で実行可能な命令を記憶することができるメモリと通信状態にある１又はそれ以上のコンピュータプロセッサを有するデバイス）は、互いに通信状態にある挙動システム２１０ａと制御調停システム２１０ｂとを含む制御システム２１０を実行する。制御調停システム２１０ｂは、ロボットアプリケーション２２０を制御システム２１０に対して動的に追加及び削除することを可能にし、各アプリケーション２２０が他の何れかのアプリケーション２２０について知る必要もなくロボット１００を制御できるようにする。換言すると、制御調停システム２１０ｂは、アプリケーション２２０とロボット１００のリソース２４０との間の簡単な優先制御機構を提供する。

【0089】

アプリケーション２２０は、ロボット１００のメモリ内に格納され、又はロボット１００と通信して、（例えば、プロセッサ上で）並行して実行し、ロボット１００を同時に制御することができる。アプリケーション２２０は、挙動システム２１０ａの挙動部３００にアクセスすることができる。独立して配備されたアプリケーション２２０は、ランタイム時に動的に組み合わされ、ロボットリソース２４０（例えば、駆動システム１２０及び／又は清掃システム１６０、１９０）を共有する。ランタイム時のアプリケーション２２０間でのロボットリソース２４０を動的に共有するための低レベルポリシーが実装される。このポリシーは、どのアプリケーション２２０が当該アプリケーション２２０により必要とされるロボットリソース２４０を制御するかを決定する（例えば、アプリケーション２２０間の優先順位階層）。アプリケーション２２０は、動的に開始及び停止し、互いに完全に独立して実行することができる。制御システム２１０はまた、共に組み合わせて互いに支援することができる複合挙動部３００を可能にする。

【0090】

制御調停システム２１０ｂは、制御アービター２６０と通信する１又はそれ以上のアプリケーション２２０を含むことができる。制御調停システム２１０ｂは、アプリケーション２２０のための制御調停システム２１０ｂに対するインタフェースを提供するコンポーネントを含むことができる。このようなコンポーネントは、認証、分散リソース制御アービター、コマンドバッファリングの複雑さを解消して抽象化及びカプセル化し、アプリケーション２２０の優先順位付けの協調などを行うことができる。制御アービター２６０は、あらゆるアプリケーション２２０からコマンドを受け取り、アプリケーションの優先順位に基づいて単一のコマンドを生成し、これを関連のリソース２４０に公開する。制御アービター２６０は、その関連のリソース２４０から状態フィードバックを受け取り、これをアプリケーション２２０に送り返すことができる。ロボットリソース２４０は、１又はそれ以上のハードウェアコントローラを備えた機能モジュール（例えば、アクチュエータ、駆動システム、及びこれらのグループ）のネットワークとすることができる。制御アービター２６０のコマンドは、特定の動作を実施するリソース２４０に固有のものである。コントローラ１５０上で実行可能なダイナミックスモデル２３０は、現在のロボットの状態を評価するために、ロボット１００の種々の部分の重心（ＣＧ）、慣性モーメント、及び慣性の外積を計算するよう構成される。

【0091】

一部の実施構成において、挙動部３００は、センサシステム５００のような複数のソースからの感知フィードバックを先験的限界及び情報を有してロボット１００の許容動作に関する評価フィードバックに結合する階層的状態完全評価機能を提供するプラグインコンポーネントである。挙動部３００は、アプリケーション２２０にプラグ着脱可能である（例えば、アプリケーション２２０の内部又は外部にある）ので、アプリケーション２２０又は制御システム２１０の他の何れかの部分を修正することなく削除及び追加することができる。各挙動部３００は、独立したポリシーである。挙動部３００をより強力にするために、複数の挙動部３００の出力を別の挙動部の入力に取り付けて、複雑な組み合わせ機能を有することができるようにすることができる。挙動部３００は、ロボット１００の全体的認識の管理可能部分を実施することを目的としている。

【0092】

図示の実施例において、挙動システム２１０ａは、センサによって感知された障害物に基づいて、ロボット応答動作（例えば、転回、Ｕターン、障害物前での停止、その他）を決定するための障害物検出／障害物回避（ＯＤＯＡ）挙動部３００ａを含む。別の挙動部３００は、検出した壁に隣接して（例えば、壁に向かって及び壁から離れて駆動するくねりパターンで）駆動するための壁追従挙動部３００ｂを含むことができる。別の挙動部３００は、隣接する部屋の間の出入り口を検出し、２つの部屋の間の移動を検出するための出入り口横断挙動部３００を含むことができる。スポット清掃挙動部３００ｃは、汚れ、流体、又はデブリの閾レベルを有するよう検出されたロケーションの周りを螺旋運動パターンでロボット１００を駆動させるようにすることができる。

【0093】

図１５は、バンパー１３０を有する移動式ロボット１００を作動させる方法１５０の例示的な工程構成を示す。本方法は、バンパー１３０上に配置された１又はそれ以上のセンサ４１０、４２０、４３０からのセンサ信号をバンパーコントローラ４５０又は補助回路基板にて受け取るステップ１５０２と、受け取ったセンサ信号を補助回路基板４５０上で処理するステップ１５０４と、処理されたセンサ信号に基づくセンサ事象を補助回路基板４５０からロボットコントローラ１５０に通信するステップ１５０６と、を含む。

【0094】

一部の実施構成において、本方法は、バンパー１３０上に配置された接触センサ４２０、バンパー１３０上に配置された近接センサ４１０、又はバンパー１３０上に配置されたカメラ４７０のうちの少なくとも１つからセンサ信号を受け取るステップを含む。受け取ったセンサ信号の処理は、アナログ−デジタル変換、信号フィルタリング、又は信号調整のうちの少なくとも１つを含むことができる。本方法は、流体浸透に対してシールすることができる単一の通信経路４８０、４８６を介して補助回路基板４５０からロボットコントローラ１５０にセンサ事象を通信するステップを含むことができる。一部の実施例において、通信経路４８０は、バンパー１３０の単一のマルチチャンネルライン４８０及び／又はコネクタ４８６である。

【0095】

本方法は、ロボット１００の周りの環境に関する局所的センサ感知を決定するため補助回路基板４５０から受け取ったセンサ事象に応答して、コントローラ１５０上でマッピングルーチンを実行するステップを含むことができる。マッピングルーチンは、局所的な知覚空間を３つのカテゴリー、すなわち、障害物、未知域、及び既知の自由域に分類することができる。障害物は、ロボット１００の高さより低い地面の上にある観測（すなわち、検知）点、及び地面より低い観測点（例えば、孔、下り段、その他）とすることができる。既知の自由域は、センサシステム５００が地面を識別できる領域に相当する。センサシステム５００における全てのセンサからのデータは、離散化３−Ｄボクセルグリッドに結合することができる。次いで、３−Ｄグリッドを解析して、３つの局所知覚空間分類で２−Ｄグリッドに変換することができる。３−Ｄボクセルグリッドにおける情報は、持続性を有するが、補強されない場合には経時的に劣化する。ロボット１００が移動しているときには、持続性のため移動するより多くの既知の自由領域を有する。本方法は、実行したマッピングルーチンの結果に基づいて、駆動コマンドをロボットコントローラ１５０から駆動システム１２０に送出するステップを含むことができる。

【0096】

一部の実施例において、本方法は、ロボットコントローラ１５０上で制御システム２１０を実行するステップを含む。制御システム２１０は、互いに通信状態にある制御調停システム２１０ｂ及び挙動システム２１０ａを含む。挙動システム２１０ａは、補助回路基板４５０から受け取ったセンサ事象に基づいた制御調停システム２１０ｂによるコマンドの実行に影響を及ぼす少なくとも１つの挙動部３００を実行する。その上、少なくとも１つの挙動部３００は、ロボットセンサシステム５００から受け取ったセンサ信号に基づいた制御調停システム２１０ｂによるコマンドの実行に影響を及ぼすことができる。

【0097】

幾つかの実施構成を説明してきた。それでも尚、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができる点は、理解されるであろう。従って、他の実施構成は、添付の請求項の範囲内にある。

【符号の説明】

【0098】

１１０ ロボット本体
１３０ バンパー
１３１ バンパーフレーム
１３３ バンパーハウジング
４０１ ワイヤコレクタ
４０２ コネクタ
４１０ 近接センサ
４１０ａ 壁近接センサ
４１０ｂ クリフ近接センサ
４１０２ 第１のセンサアレイ
４１０４ 第２のセンサアレイ
４１０６ 第３のセンサアレイ
４１３ ワイヤ
４１４ 赤外線エミッタ
４１６ 赤外線検出器
４２０ 接触センサ
４３０ 光閉じ込めセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】