特許 6879478 ロボット掃除機のための経験ベースロードマップ

(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】6879478

(24)【登録日】2021年5月7日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】ロボット掃除機のための経験ベースロードマップ

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20210524BHJP

   A47L 9/28 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   G05D1/02 H

   A47L9/28 E

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-522557(P2017-522557)

(86)(22)【出願日】2014年12月16日

(65)【公表番号】特表2018-500636(P2018-500636A)

(43)【公表日】2018年1月11日

(86)【国際出願番号】EP2014077947

(87)【国際公開番号】WO2016095965

(87)【国際公開日】20160623

【審査請求日】2017年10月6日

【審判番号】不服2020-6932(P2020-6932/J1)

【審判請求日】2020年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】516124465

【氏名又は名称】アクチエボラゲット エレクトロルックス

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ヘーゲルマルク、アンデルス

(72)【発明者】

【氏名】リンデ、マグヌス

【合議体】

【審判長】 見目 省二

【審判官】 田々井 正吾

【審判官】 大山 健

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５３３７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５０５１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２５４１０５６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２００４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８９０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５０１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 吉田 英一，経路の変形と再探索を併用したオンライン動作再計画，第２８回日本ロボット学会学術講演会論文特集号ＩＩ，日本ロボット学会誌 第２９巻第８号，第３章

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G05D 1/00 - 1/12

A47L 9/00 - 9/32

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掃除対象表面上でのロボット掃除機の動作方法であって、
掃除中、位置情報を備えるロードマップノードを、表面上に間隔をおいて登録するステップと、
ロボット掃除機が先に登録されたロードマップノードから現在登録されているロードマップノードまで直接駆動している場合に、前記ロードマップノードを連結してロードマップリンクを形成するステップと、
前記ロボット掃除機が第２のシーケンス部分に沿って移動中に、前記第２のシーケンス部分のロードマップノードのうち複数のロードマップノードのそれぞれについて、前記ロボット掃除機がすでに移動した第１のシーケンス部分の登録されたロードマップノードと前記第２のシーケンス部分の現在登録されているロードマップノードとの間に障害物が検出されない場合に、前記第１のシーケンス部分の前記登録されたロードマップノードと、前記第２のシーケンス部分の前記現在登録されているロードマップノードとの間にショートカットリンクを追加するステップと、
掃除の完了後に、１つの地点から別の地点に前記ロボット掃除機を輸送するべく、または、前記ロボット掃除機に任意の位置から充電器への戻りを誘導するための経路を形成するべく、前記ロードマップリンクおよび前記ショートカットリンクを用いて、前記表面のロードマップ図を形成するステップと
を含み、
前記第１のシーケンス部分および前記第２のシーケンス部分はそれぞれ、ロードマップリンクによって連結される少なくとも２つのロードマップノードを備え、
前記第２のシーケンス部分は、前記第１のシーケンス部分からオフセットして配置される、
前記ロボット掃除機の動作方法。

【請求項2】

前記オフセットが前記ロボット掃除機の寸法のうちの１つより小さい、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記オフセットが前記ロボット掃除機の長さおよび幅のより大きい寸法より小さい、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

第１の位置に近い登録されたロードマップノードおよび第２の位置に近い別の登録されたロードマップノードを識別して、次いで、前記第１の位置から前記第２の位置まで通じる連結済の登録されたロードマップノードを最小量備える、輸送シーケンスを計算することによって、前記第１の位置と前記第２の位置との間の最短距離を求めるステップを含み、
前記輸送シーケンスは、１つの地点から別の地点に前記ロボット掃除機を輸送するためのシーケンスである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

第１の位置に近い登録されたロードマップノードおよび第２の位置に近い別の登録されたロードマップノードを識別して、次いで、輸送シーケンスを計算することによって、前記第１の位置と前記第２の位置との間の最短距離を求めるステップを含み、
前記輸送シーケンスは、１つの地点から別の地点に前記ロボット掃除機を輸送するためのシーケンスであり、
前記最短距離は、前記輸送シーケンスに含まれるすべてのロードマップリンクおよびショートカットリンクの幾何学的な長さを集計するときの、最短の総距離を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記登録またはロードマップノードの間の間隔が、時間間隔である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記登録またはロードマップノードの間の間隔が、距離間隔である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記ロボット掃除機が定義済の上方閾値より多くその移動方向を変えていることが検出された場合、前記登録またはロードマップノードの間の間隔が縮められる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記ロボット掃除機が定義済の下方閾値より少なくその移動方向を変えていることが検出された場合、前記登録またはロードマップノードの間の間隔が拡大される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

直線的に連結されたロードマップノードを含む直線シーケンス部分の第１のロードマップノードと最後のロードマップノードとを接続することによって、前記直線的に連結されたロードマップノード間を連結する直線ショートカットリンクを追加するステップを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記ロードマップノードが、前記ロードマップノードおよび／または前記ロードマップリンクを登録する時点における前記ロボット掃除機の状態についての追加情報を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

追加した前記情報が、前記登録またはロードマップノードの間の複数の可能性があるロードマップノードのシーケンスの間で、障害物との衝突のリスクを減少させるロードマップノードの任意のシーケンスを選択するために使用される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

本体と、
ロボット掃除機を移動させるために配置される推進システムと、
前記本体に接続され、前記ロボット掃除機が物体と接触しているかどうかを検出するために配置される接触検出部分と、
前記推進システムに動作可能に接続される推測航法センサと、
前記推進システムを制御するために配置される処理ユニットと
を備え、
前記処理ユニットが前記推測航法センサに接続され、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、
ロボット掃除機。

【請求項14】

コンピュータ実行可能命令がロボット掃除機に含まれる処理ユニットで実行されるときに、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を前記ロボット掃除機に実行させるための前記コンピュータ実行可能命令を含む、コンピュータプログラム。

【請求項15】

コンピュータ可読記憶媒体を備え、前記コンピュータ可読記憶媒体がその中に具現化される、請求項１４に記載の前記コンピュータプログラムを有する、コンピュータプログラム製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット掃除機、ならびに、駆動時のロードマップノードの登録によるロボット掃除機の動作および移動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの技術分野において、自律行動するロボットを使って、これらが、存在する可能性がある障害物と衝突せずに空間内を自由に移動できるようにすることが望ましい。

【0003】

ロボットバキュームクリーナまたはロボットフロアモップ、さらにロボット掃除機と呼ばれるものが、当該技術分野において知られており、通常、掃除対象表面全体にクリーナを移動させるための１つまたは複数のモータの形態の駆動手段を装備している。ロボット掃除機にはさらに、ロボットバキュームクリーナが自由に動き回り、たとえば部屋の形態の空間を掃除できるようにする自律行動を引き起こすための、マイクロプロセッサおよびナビゲーション手段の形態の知能が装備されてもよい。したがって、これらの先行技術のロボット掃除機は、テーブル、椅子などの家具、ならびに壁および階段などの他の障害物が存在する部屋をほぼ自律的に真空掃除する能力を有する。

【0004】

先行技術で知られているロボット掃除機には基本的に２つのカテゴリがあり、それは、ランダム運動によって掃除するもの、およびさまざまなセンサデータを使用して表面上を進むものである。

【0005】

ランダム運動を使用するロボット掃除機は、充電器もランダムに探す。これらのロボット掃除機は、偶然性の原理によって進み、掃除を行う。このようなロボット掃除機は掃除をするときの衝突を避けるための衝突センサを備えてもよい。通常、それらは、偶然通り過ぎたとき、または、充電器が視界に入ったときに、充電器を検出して、見つけ出す手段を有する。これは明らかに、掃除かつ移動するにはあまり効率的な方法ではなく、特に、より広い表面または複雑なレイアウトではあまり適切に働くことができない。

【0006】

センサデータを使用して進む他の種類の先行技術のロボット掃除機は、障害物と衝突せずに安全に駆動することができる場所をセンサデータから導き出す。それらのロボット掃除機は、ほとんどの場合完全ではないセンサデータに基づいてそれらの環境について推測するため、立ち往生するかまたは迷子になる危険性が高い。さらに、データを抽出し、センサデータから推測することは、追加的に高価な電子部品を必要とする。

【0007】

いくつかの場合において、先行技術のロボット掃除機は、表面を掃除するために前後に一往復ずつ駆動することを意味するストローク方法を使用して掃除を行う。そのような従来のロボット掃除機は、１つの部屋から別の部屋に進むとき、または充電器に戻るとき、ロボット掃除機はセンサデータを使用して進む。その場合、そのようなロボット掃除機もセンサデータに基づいて推測せざるを得ないので、障害物との衝突のリスクは同程度に高い。これによりロボット掃除機が減速することがあり、したがって、掃除の効率は低下する。

【0008】

その他の場合において、ロボット掃除機は、駆動しなければならない距離があまりに遠く、適切に計画されていないので、バッテリ残量がなく、動けなくなることさえある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、確実かつ効率的であるロボット掃除機の動作方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

それに応じてロボット掃除機を動作させるために、方法を実行するように構成される処理ユニットまたは同様のものを備えるロボット掃除機を提供することは有益である。

【0011】

発明者らは、ロボット掃除機が最終的に掃除対象表面全体を移動しているという事実を利用することが可能であることを認識している。ロボット掃除機が最終的に全表面をカバーし、これはその動作寿命の間に何度も行われるので、ロボット掃除機によって実行されるナビゲーションおよび掃除の安全性および効率を高める確実で驚くほど効率的な方法を提供することが可能である。

【0012】

掃除中、表面上に間隔をおいてロードマップノードを登録するステップであって、前記ロードマップノードが位置情報を備えるステップと、ロボット掃除機が先に登録されたロードマップノードから現在登録されているロードマップノードまで直接駆動している場合に、ロードマップノードを連結してロードマップ図にロードマップリンクを形成するステップとを含み、それによって、ロードマップ図のロードマップリンクがロボット掃除機のナビゲーションを容易にしてもよい、掃除対象表面上でのロボット掃除機の動作方法が本明細書に開示される。

【0013】

ロードマップリンクはシーケンスを形成してもよく、それによって、このシーケンスは連続的でもよくまたは連続的でなくてもよい。このようなシーケンスは、たとえば、１つの地点から別の地点に自身を輸送する、または、任意の位置から充電器への戻りを誘導するための、ロボット掃除機が後の段階で再利用してたどることができる経路を形成する。

【0014】

上記の方法は、ロボット掃除機が掃除対象表面全体を進んでいるという事実を利用する。最終的に表面は、一緒に連結されるロードマップノードで仮想的におおわれる。したがって、ロボット掃除機は、障害物と衝突することなく安全に駆動できる場所が正確にわかる。換言すれば、ロボット掃除機がロードマップノードを連続的に登録するので、ロボット掃除機が、その現在位置から以前にあった任意の位置までの障害物のない経路またはシーケンスを見つけ出す可能性は常にある。

【0015】

ロードマップノードは、ロボット掃除機のメモリに登録される仮想ロードマップノードでもよい。

【0016】

上記において、用語「直接駆動が現在登録されているロードマップノードに先に登録されたロードマップノードを形成すること」は、ロボット掃除機が、先に登録されたロードマップノードと現在登録されているロードマップノードとの間で障害物に衝突することなくまたは障害物を検出することなく駆動していることを意味する。

【0017】

障害物が２つのロードマップノードの間に検出された場合、ロボット掃除機はそれを避けて進み、それを行いながらロードマップノードを登録し続ける。

【0018】

好ましい実施形態によると、方法は、ロボット掃除機が衝突の危険性なくそれらの間を駆動することができる問題なく仮定できるように、２つのロードマップノードが十分に近いことがわかる場合に、第１のシーケンスの先に登録されたロードマップノードと、登録されたロードマップノードの第２のシーケンスの現在登録されているロードマップノードとの間にショートカットリンクを追加するステップを含んでもよい。

【0019】

障害物が第１のシーケンスの先に登録されたロードマップノードと、第２のシーケンスの現在登録されているロードマップノードとの間に検出されない場合、たとえば安全な仮定が考慮されてもよく、前記第２のシーケンスは第１のシーケンスからオフセットして配置される。

【0020】

ショートカットリンクはナビゲーションの確実性を増加させる。ロボット掃除機は、ショートカットリンクを使用することによって、シーケンス部分の間で駆動して、進むことが可能である。ショートカットリンクは、本明細書で後に開示されるように、非常に大きく輸送経路を短くすることができる。

【0021】

第１のシーケンスの先に登録されたロードマップノードと、第２のシーケンスの現在登録されているロードマップノードとの間にショートカットを追加するための基準は、オフセットがロボット掃除機の幅より小さいということでもよい。

【0022】

一般に、オフセットは、ロボット掃除機の寸法の１つ、たとえばロボット掃除機の幅または長さより小さいように選択されてもよい。

【0023】

これにより、第１のシーケンス部分の登録されたロードマップノードと、第２のシーケンス部分の現在登録されているロードマップノードとの間に障害物がないことをロボット掃除機が保証することを助けることができる。

【0024】

第１のシーケンス部分および第２のシーケンス部分は、ロードマップリンクによって連結される少なくとも２つのロードマップノードをそれぞれ備えてもよい。

【0025】

ある実施形態において、方法は、第１の位置の近くの登録されたロードマップノードおよび第２の位置の近くの登録されたロードマップノードを識別し、次いで、第１の位置から第２の位置まで通じる最小量の連結済の登録されたロードマップノードを備える輸送シーケンスを計算することによって、好ましくはロードマップ図内の第１の位置と好ましくはロードマップ図内の第２の位置との間の最短距離を決定するステップをさらに含んでもよい。

【0026】

上記の代わりに、ロボット掃除機は、各リンク、したがってロードマップリンクおよびショートカットリンクの幾何学的な長さを測定し、最短の総距離を有する経路またはシーケンスを選択するように構成されてもよく、前記総距離は経路またはシーケンスに含まれるすべてのリンクの幾何学的な長さの合計である。これは、さらに短いシーケンスを提供してもよい。

【0027】

輸送シーケンスは、ロードマップリンクとショートカットリンクとを備えてもよい。

【0028】

連結されたロードマップノードの最小量は一般に、第１の位置から第２の位置までの最短距離を指す。輸送シーケンスは、確立されるロードマップリンクおよびショートカットリンクを使用し、したがって障害物との衝突を避ける。

【0029】

ある実施形態において、間隔は時間間隔でもよい。

【0030】

時間間隔は、１〜３０秒、好ましくは３〜２０秒、より好ましくは５〜１５秒の範囲でもよい。

【0031】

ロボット掃除機は、ロードマップノードのみ登録し、同時に、掃除対象表面上を移動するように構成されてもよい。

【0032】

別の実施形態において、登録されたロードマップノードの間の間隔は、距離間隔でもよい。

【0033】

距離間隔は、１〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍ、より好ましくは７〜１３ｃｍの範囲でもよい。

【0034】

あるいは、距離間隔は、ロボット掃除機で最大寸法の１％〜１００％、より好ましくはロボット掃除機の最大寸法の２０％〜５０％の範囲でもよい。

【0035】

距離間隔は、処理ユニットに接続される位置センサで測定されてもよい。

【0036】

有利なことには、ロボット掃除機が定義済の上方閾値より多くその移動方向を変えていることが検出された場合、間隔は縮められてもよい。

【0037】

これにより、ロボット掃除機が複雑な領域で進んでいるときの精度を向上させることができ、前記領域はたとえば多くの障害物または複雑なレイアウトを有する。

【0038】

上方閾値はたとえば、時間あたりのロボット掃除機の方向変化量、または、距離あたりのロボット掃除機の方向変化量として測定されてもよい。

【0039】

別の実施形態において、ロボット掃除機が定義済の下方閾値より少なくその移動方向を変えていることが検出された場合、間隔は拡大されてもよい。

【0040】

これにより、ロードマップノード、したがって発生するデータの量を減少させることができる。

【0041】

下方閾値もたとえば、時間あたりのロボット掃除機の方向変化量、または、距離あたりのロボット掃除機の方向変化量として測定されてもよい。

【0042】

別の実施形態において、方法は、直線のシーケンスセグメントの第１のロードマップノードと最後のロードマップノードとを接続することによって、直線的に連結されたロードマップノードの間に直線ショートカットリンクを追加するステップをさらに含んでもよい。

【0043】

直線ショートカットリンクはロードマップ図を簡略化することができる。

【0044】

間に配置されるロードマップノードは、第１のシーケンス部分と第２のシーケンス部分との間のショートカットリンクに必要とされることがあるので、直線的に連結されたロードマップノードの第１のロードマップノードと最後のロードマップノードとの間に配置される当初登録されたロードマップノードを削除しないことが有利であることがある。

【0045】

ロボット掃除機が細長い通路または同様のものを通って進むとき、直線ショートカットリンクが有利であることがある。

【0046】

別の実施形態において、ロードマップノードは、ロードマップノードおよび／またはロードマップリンクを登録する時点で、ロボット掃除機の状態についての追加情報を備えてもよい。

【0047】

追加情報は、複数の可能性があるロードマップノードの間で、障害物との衝突のリスクを減少させるロードマップノードの任意のシーケンスを選択するために使用されてもよい。

【0048】

追加情報はたとえば、ナビゲーションの安全性を改善するために、このような物体または障害物に遭遇した場合に「カーペット縁」、「壁」、「敷居」などのタグを備えてもよい。

【0049】

また、本体と、ロボット掃除機を移動させるために配置される推進システムと、本体に接続され、ロボット掃除機が物体と接触しているかどうかを検出するために配置される接触検出部分と、推進システムに動作可能に接続される推測航法センサとを備えるロボット掃除機が本明細書に開示される。ロボット掃除機は、推進システムを制御するために配置される処理ユニットをさらに備えてもよく、それによって、処理ユニットは、推測航法センサに接続されてもよく、上記のステップおよび／または機能のうちの任意のものを含む方法を実行するように構成されてもよい。

【0050】

コンピュータ実行可能命令がロボット掃除機に含まれる処理ユニットで実行されるときに、上記のステップおよび／または機能のうちの任意のものを含む方法をロボット掃除機に実行させるためのコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータプログラムが本明細書にさらに開示される。

【0051】

コンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品がさらに開示され、コンピュータ可読記憶媒体はその中に具現化される上記によるコンピュータプログラムを有する。

【0052】

一般に、特許請求の範囲で使用されているすべての用語は、本明細書中で明確に別段の定義がなされていないかぎり、その技術分野における通常の意味に従って解釈されるものとする。「ある／その要素、機器、構成部品、手段、装置、ステップ等」というすべての記述は、明確な別段の断りがないかぎり、その要素、機器、構成部品、手段、装置、ステップ等の少なくとも一例を指すものとして包括的に解釈されるものとする。本明細書で開示されているあらゆる方法のステップは、その旨明記されていないかぎり、開示されている順序のとおりに実行されなくてもよい。

【0053】

ここで、例として以下のような添付の図面を参照しながら本発明を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】本発明によるロボット掃除機の実施形態の平面図を概略的に示す。

【図2】本発明の実施形態によるロボット掃除機の正面図を概略的に示す。

【図3】本発明の方法によってロードマップノード登録し、ロードマップリンクを形成するステップを概略的に示す。

【図4】ロードマップノードの間にショートカットを追加するステップを概略的に示す。

【図5】直線的に接続されたロードマップノードの間に直線ショートカットを追加するステップを概略的に示す。

【図6】ロボット掃除機による掃除の完了後の、掃除環境のロードマップ図を概略的に示す。

【図7】図６のロードマップ図の第１の位置と第２の位置との間の最短距離を決定し、計算するステップを概略的に示す。

【図8】本発明による方法のステップを概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0055】

ここで、本発明を、本発明の特定の実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、以下により詳しく説明する。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるように解釈すべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全になるように、および本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように、例として提供される。説明全体を通じて、同様の番号は同様の要素を指す。

【0056】

本発明は、ロボット掃除機または、換言すれば、表面を掃除するための自動自走式機械、たとえばロボットバキュームクリーナ、ロボットスイーパーまたはロボットフロアウォッシャに関する。本発明によるロボット掃除機１０は、電源に接続して使用する、コードを備えるものであっても、バッテリ式であっても、または他のあらゆる種類の適当なエネルギー源、たとえば太陽エネルギーを使用するものであってもよい。

【0057】

図１は、本発明の実施形態によるロボット掃除機１０を底面図で示しており、すなわち、ロボット掃除機１０の底面が示されている。矢印は、ロボット掃除機の前方向を示す。ロボット掃除機１０は本体１１を備え、それには、ロボット掃除機１０が掃除対象表面上で移動できるようにするために駆動輪１２、１３の移動を可能にするための２つの電気ホイールモータ１５ａ、１５ｂの形態の駆動手段を備える推進システムなどの構成部品が収容されている。各ホイールモータ１５ａ、１５ｂはそれぞれの駆動輪１２、１３を、相互に独立して回転させ、掃除対象表面上でロボット掃除機１０を移動させるように制御できる。多数の異なる駆動輪構成、ならびにさまざまなホイールモータ構成を想定することができる。ロボット掃除機１０は任意の適切な形状であってもよく、例示されるような円形の本体１１、または三角形の本体を有してもよいことに注目すべきである。

【0058】

上記の推進システムの代替案として、軌道推進システム、さらにはホバークラフト推進システムさえ使用できる。

【0059】

推進システムは、図１に示されるように、各駆動輪１２、１３に１つずつ割り振られた、２つの推測航法センサ３０、３０'にさらに接続される。推測航法センサ３０、３０'は、たとえば部屋の中にロボット掃除機１０を位置付けることを支援するために、駆動輪１２、１３それぞれの移動および方向転換を観察することによって、ロボット掃除機１０が移動する距離を独立して測定するように構成される。

【0060】

図１に示されるロボット掃除機１０の実施形態は、２つの推測航法センサ３０、３０'を備える。しかしながら、１つだけの推測航法センサ３０、３０'を備えるロボット掃除機を想定することが可能である。

【0061】

処理ユニット１６などの制御装置は、ホイールモータ１５ａ、１５ｂを、壁、フロアランプ、テーブルの脚の形態の、ロボット掃除機がそれを避けて進まなければならない障害物を検出するための障害物検出装置（図２に示される）から受け取った情報に鑑みて、必要に応じて駆動輪１２、１３を回転させるように制御する。図１に示されるように、推測航法センサ３０、３０'は、たとえば電気ホイールモータ１５ａ、１５ｂ、を介して処理ユニット１６に接続される。

【0062】

障害物検出装置は、障害物を検出して、検出されたすべての障害物に関する情報を処理ユニット１６に伝えるための、たとえば３Ｄカメラ、カメラとレーザとの組合せ、レーザスキャナ等によって実装される、その周囲状況を記録するための赤外線（ＩＲ）センサおよび／または超音波センサ、マイクロ波レーダ、３Ｄセンサシステムの形態で具現化されてもよい。処理ユニット１６は、ホイールモータ１５ａ、１５ｂと通信して、障害物検出装置により提供される情報に従って車輪１２、１３の運動を制御する。

【0063】

図１において、ロボット掃除機１０の幅Ｗがさらに示される。本体１１が円形状を有するので、幅Ｗは本体の直径に対応する。一般論として、順方向Ｍで測定されるように、幅Ｗはロボット掃除機１０の最も広い部分または最も大きい寸法として定義されてもよい。

【0064】

本体１１には任意選択的に、ごみおよびほこりを掃除対象表面から取り除く、ロボットクリーナ１０の底部の開口１８に配置された回転可能なブラシロールの形態の掃除部材１７が設けられてもよい。それゆえ、回転可能ブラシロール１７は、開口１８の水平軸に沿って配置され、掃除機１０の集塵特性を向上させる。ブラシロール１７を回転させるために、ブラシロールモータ１９がブラシロールに動作可能に接続されて、その回転を処理ユニット１６から受け取った命令に従って制御する。

【0065】

さらに、ロボットクリーナ１０の本体１１は、ごみを本体１１の底面の開口１８を通じて、本体に収容された集塵バッグまたはサイクロン装置（図示せず）の中に送るための空気流を発生させる吸込みファン２０を含む。吸込みファン２０は、処理ユニット１６に接続されたファンモータ２１によって駆動され、ファンモータ２１はそこから吸込みファン２０を制御するための命令を受け取る。ごみを集塵バッグへ送るための回転可能なブラシロール１７および吸込みファン２０のうちのいずれか１つを有するロボット掃除機１０が想定されてもよいことに留意されたい。しかしながら、２つの組合せは、ロボット掃除機１０のごみ除去能力を高めるであろう。

【0066】

あるいは、ロボット掃除機１０は、モップ（図示せず）および／または回転フロアブラシ（図示せず）を備えてもよい。

【0067】

図１をさらに参照すると、処理ユニット１６は、マイクロプロセッサに関連付けられた適当な記憶媒体２６、たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、またはハードディスクドライブにダウンロードされたコンピュータプログラム２５を実行するように配置される１つまたは複数のマイクロプロセッサの形態で具現化されてもよい。処理ユニット１６は、コンピュータ実行可能命令を含む適当なコンピュータプログラム２５が記憶媒体２６にダウンロードされ、処理ユニット１６により実行されたときに、本発明の実施形態による方法を実行するように構成される。記憶媒体２６はまた、コンピュータプログラム２５を含むコンピュータプログラム製品であってもよい。代替案として、コンピュータプログラム２５は、適当なコンピュータプログラム製品、たとえばデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、またはメモリスティックによって記憶媒体２６に転送されてもよい。また別の代替案として、コンピュータプログラム２５は、ネットワークを通じて記憶媒体２６にダウンロードされてもよい。処理ユニット１６は、あるいは、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）等の形態で具現化されてもよい。

【0068】

図１に、接触検出部分３２がさらに示される。接触検出部分３２は、移動方向において見られるように、ロボット掃除機１０の前端に配置される。接触検出部分３２は、現代の車の駐車距離センサと同じように、ロボット掃除機１０の前部全体にわたって延在してもよい。あるいは、接触検出部分３２は、図１に示されるように、ロボット掃除機１０の前端にのみ延在してもよい。接触検出部分３２は、ロボット掃除機１０が物体または目印と接触しているかどうかを検出するために配置される。これは、障害物との衝突を避けなければならないときに有用であることがある。

【0069】

図２は、実施形態によるロボット掃除機１０の正面図を示し、３Ｄカメラシステム２２の形態の前述の障害物検出装置を示しており、これは少なくとも１つのカメラ２３と、水平向きまたは垂直向きのラインレーザであってもよい第１および第２の構造化された光源２７、２８とを備える。さらに、図１に関して前述した、処理ユニット１６と、本体１１と、駆動輪１２、１３と、回転可能ブラシロール１７とが示される。処理ユニット１６は、ロボット掃除機１０の付近の画像を記録するためのカメラ２３に動作可能に連結される。第１および第２の構造化された光源２７、２８は好ましくは、垂直ラインレーザでもよく、カメラ２３の横に配置され、ロボット掃除機１０の高さおよび幅より大きい高さおよび幅を照らし出すように構成される。カメラ２３は、処理ユニット１６によって制御されて、１秒間に複数の画像を撮影し、記録する。画像からのデータは処理ユニット１６によって抽出され、データは一般にコンピュータプログラム２５とともに記憶媒体２６に保存される。

【0070】

第１および第２の構造化された光源２７、２８は、好ましくは垂直方向に、ロボット掃除機１０の付近を一般的にはロボット掃除機１０の移動方向に走査するように構成される。第１および第２の構造化された光源２７、２８は、レーザビームを送信するように構成され、これは家または部屋の家具、壁、およびその他の障害物を照明する。カメラ２３は処理ユニット１６によって制御され、ロボット掃除機１０は掃除対象表面上を移動している間に、画像を捕捉、記録し、そこから処理ユニット１６は、画像から特徴を抽出し、ロボット掃除機１０が移動する距離を測定することによってロボット掃除機１０が動作している周囲状況の表現またはレイアウトを作成する。したがって、処理ユニット１６は、記録された画像から掃除対象表面に関するロボット掃除機１０の位置データを導き出し、周囲状況の特に障害物の３Ｄ表現を生成してもよい。

【0071】

したがって、３Ｄカメラシステム２２により記録された画像から生成された３Ｄ表現は、ロボット掃除機１０がそれを避けて進まなければならない壁、フロアランプ、テーブルの脚など、ならびに、ロボット掃除機１０が横断しなければならない敷物、カーペット、ドアステップなどの形態の障害物の検出を容易にする。

【0072】

図２に関して、例示のために、３Ｄカメラシステム２２はロボット掃除機１０の本体１１から分離されている。しかしながら、実際の実施形態では、３Ｄカメラシステム２２はロボット掃除機１０の本体１１と一体化される可能性が高く、ロボット掃除機１０の高さが最小化され、それはたとえばソファ等の障害物の下に入り込むことができる。

【0073】

ここで、３Ｄカメラ２３と、第１および第２の構造化された光源２７、２８とを有する障害物検出装置を備えるロボット掃除機１０が説明されるが、これにより、ロボット掃除機の効率的で、かなり迅速なナビゲーションが提供される。しかしながら、その最も単純な形態では、この接触検出部分３２によりロボット掃除機１０が検出障害物を避けて進むことができるので、ロボット掃除機１０は接触検出部分３２のみ備えてもよい。本明細書に示される方法に関して、ロボット掃除機１０は接触検出部分３２を備えることで十分であり、障害物検出装置は本明細書に説明される方法を実行するのに必須ではない。

【0074】

図３〜５は、本発明による方法のステップを示す。以下において、用語「ロードマップノード３４」、「ロードマップリンク３６」、および「ロードマップ図３８」（図６および７参照）は以下のとおりである。
ロードマップノード３４：時間内の特定の点におけるロボット掃除機１０の位置。それによって、ロードマップノードはたとえば記憶媒体２６に保存される仮想点であり、前記仮想点は最終的にロードマップ図を構築する。
ロードマップリンク３６：記憶媒体２６上にも保存されてもよく、ロボット掃除機が任意の障害物と衝突することなく直接駆動する可能性がある２つ以上のロードマップノード３４、３４'、３４''を接続するレコード。
ロードマップ図３８：たとえば記憶媒体２６上に保存される、ロードマップノード３４およびロードマップリンク３６の少なくともいくつかを備える掃除対象表面の仮想マップ。

【0075】

ロードマップ図３８は、本明細書で後述される追加の機能を備えてもよい。

【0076】

図３は、ロボット掃除機１０がどのように方向Ｍに移動し、同時に、間隔をおいてロードマップノード３４、３４'を登録Ｓ０１するかを示す。ロボット掃除機１０が先に登録されたロードマップノード３４'から現在登録されているロードマップノード３４まで直接駆動または移動する可能性があることが検出されたとき、２つのロードマップノード３４'、３４はロードマップリンク３６によって連結Ｓ０２される。図３に示されるように、ロボット掃除機１０は、任意の障害物と衝突することなく、５つのロードマップノード３４、３４'のシーケンスについてまっすぐに駆動しており、したがって、これらのロードマップノード３４'、３４はすべて、ロードマップリンク３６によって一緒に連結される。これは、これらのロードマップリンク３６に沿って駆動することは安全であり、彼のものはたとえば輸送（図７参照）のために必要に応じて再び行われてもよいことをロボット掃除機１０に示す。

【0077】

連結されたロードマップノード３４、３４'はシーケンス５４を形成してもよい。ロボット掃除機１０が駆動し、掃除するので、たとえば図６および７に示されるように、このシーケンス５４は連続的に延長される。しかしながら、シーケンス５４は連続的である必要はなく、遮られてもよいことは留意すべきである。

【0078】

登録されるロードマップノード３４、３４'の間隔は、時間間隔または距離間隔でもよい。したがって、ロードマップノード３４、３４'は、たとえば１〜３０秒、好ましくは３〜２０秒、より好ましくは５〜１５秒の時間間隔で、または、たとえば１〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍ、より好ましくは７〜１３ｃｍの範囲の距離間隔で落下または登録されてもよい。

【0079】

あるいは、距離間隔は、ロボット掃除機１０で最大寸法の１％〜１００％、より好ましくはロボット掃除機１０の最大寸法の２０％〜５０％の範囲にあってもよく、それは示される事例においては直径または幅Ｗであるが、その他の場合においてはロボット掃除機の長さまたは幅でもよい。

【0080】

図４は、第１のシーケンス部分４２の登録されたロードマップノードと、第２のシーケンス部分４４の現在登録されているロードマップノード３４との間に障害物が検出されない場合に、第１のシーケンス部分４２の登録されたロードマップノード３４''または登録されたロードマップノードのシーケンス５４の第１のシーケンスと、第２のシーケンス部分４４の現在登録されているロードマップノード３４または登録されたロードマップノードのシーケンス５４の第２のシーケンスとの間に、ロボット掃除機１０がどのようにショートカットリンク４０を追加Ｓ０３するかを図３とともに示すステップをさらに示す。図４に示されるように、第２のシーケンス部分４４は、第１のシーケンス部分４２からオフセットＤして配置される。

【0081】

２つのシーケンス部分４２、４４をより容易に識別するために、第１のシーケンス部分４２は、例示的な目的のために図４において破線として示される。さらに、ロボット掃除機１０は、第２のシーケンス部分４４に沿って駆動し、同時に、示されるショートカットリンク４０を追加することを示すために、破線形状で示される。ロボット掃除機はさらに、現在のロードマップノード３４の登録Ｓ０１を示すために、透過的に示される。

【0082】

したがって、処理ユニット１６が先に登録されたロードマップノード３４''に遭遇したことを検出するとすぐに、ロボット掃除機１０は先に登録されたロードマップノード３４''をたどるように構成され、それは通常、たとえば図６および７に示される事例である。換言すれば、先に登録されたロードマップノード３４'、３４''のために、これらの領域を検出し、したがって認識するので、ロボット掃除機１０は以前どこにあったか気がつくことが可能である。

【0083】

したがって、障害物が検出されない場合、ショートカットリンク４０は、第１のシーケンス部分４２および第２のシーケンス部分４４と少なくとも略平行に接続する。可能性があるまたは定義された距離または時間間隔で単に連続的である場合はいつでも、ショートカットリンク４０は連続的に追加されてもよい。

【0084】

第２のシーケンス部分４４と第１のシーケンス部分４２との間のオフセットＤは、ロボット掃除機１０の幅Ｗ（図１参照）より小さくなければならず、そのときのみ、障害物が第２のシーケンス部分４４の現在登録されているロードマップノード３４と第１のシーケンス部分４２の先に登録されたロードマップノード３４''との間に配置されていないと考えて問題ない。オフセットＤはさらに、吸込みファン２０の開口１８の幅（図に示されない）より小さいように選択されてもよい。処理ユニット１６は、先に登録されたロードマップノード３４''に遭遇したとき、ロボット掃除機１０の幅Ｗより小さいオフセットＤでそれに応じてロボット掃除機１０を誘導するように構成されてもよい。

【0085】

図５は、直線ショートカットリンク４６、４６'、４６''を、直線シーケンス部分４３を形成する直線的に連結されたロードマップノード３４'''、３４ａ、３４ｂの間にどのように追加Ｓ０４できるかを示す。ロボット掃除機１０がロードマップノード３４ａ、３４'''、３４ｂのシーケンスについて少なくとも略直線に駆動していたことを、処理ユニット１６が検出したとき、それは、ロードマップノード３４ａ、３４ｂ、３４'''の直線シーケンスの第１のロードマップノード３４ａと最後のロードマップノード３４ｂとの間に直線ショートカットリンク４６、４６'、４６''を追加Ｓ０４してもよい。後でショートカットリンク４０（図４参照）を追加するために、したがって、遭遇したときに、図５に示されるロードマップノード３４'''、３４ａ、３４ｂのシーケンスをたどる（図に示されない）とき、第１のロードマップノード３４ａと最後のロードマップノード３４ｂとの間のロードマップノード３４は削除されない。したがって、図４を参照して示されて、説明されるように、ショートカットリンク３６が別のシーケンス部分４２、４４のロードマップノード３４に後で追加される必要がある場合、ロボット掃除機１０はそれらの中間ロードマップノード３４'''に戻ってもよい。

【0086】

ロボット掃除機１０が第２のシーケンス部分の現在登録されているロードマップノードと第１のシーケンス部分の先に登録されたロードマップノード３４との間に障害物を検出する（図に示されない）場合、ロボット掃除機１０は、接触検出部分３２および任意選択的に障害物検出装置を使用して、それを避けて進み、同時に、ショートカットリンク４０の追加Ｓ０３に好適な先に登録されたロードマップノード３４''に再び遭遇するまで、ロードマップノードを登録Ｓ０１および連結Ｓ０２する。

【0087】

簡単にするために、ロボット掃除機１０は図５に示されない。しかしながら、その現在位置は、現在登録されているロードマップノード３４である。

【0088】

さらに、たとえば図５に概略的に示されるようなロードマップ図３８'が確立されてもよく、同時に、ロボット掃除機１０が壁または同様のものをたどっていたことに言及されるべきである。

【0089】

ここで図６を参照すると、掃除の完了後、したがってロードマップノード３４の登録後の掃除対象表面のロードマップ図３８が示される。ロードマップノード３４、３４'、３４''、３４''''、３４'''''、３４ａ、３４ｂ、ロードマップリンク３６、およびショートカットリンク４０が示され、前記ロードマップノード３４、３４'、３４''、３４''''、３４'''''、３４ａ、３４ｂ、ロードマップリンク３６、ショートカットリンク４０が完全かつ確実なロードマップ図３８を形成する。ロードマップ図３８は、２つの障害物４８、５０についての位置情報を備え、したがって、これらの領域で駆動できないことをロボット掃除機１０に教示する。ロードマップノード３４の掃除および登録の開始点Ｓ、ならびに、ロボット掃除機１０の現在位置Ｃも図６で見ることができる。図６は、より早いシーケンス部分４２の先に登録されたロードマップノード３４''に遭遇するたびに、ロボット掃除機１０および処理ユニット１６が、それぞれ、どのようにショートカットリンク４０を追加するかをはっきりと示す。

【0090】

図示のために、図５に示される潜在的な直線ショートカット４６、４６'、４６''は図６に示されないが、それらは存在してもよい。

【0091】

図７は、図６のロードマップ図３８を、第１の位置Ａから第２の位置Ｂへの最短距離を求めるＳ０５ためにどのように使用できるかを概略的に示す。位置ＡからＢへの最短距離は、第１の位置Ａに近い登録されたロードマップノード３４''''および第２の位置に近い別の登録されたロードマップノードクローズ３４'''''を識別することによって、次いで、輸送シーケンス５２を計算することによって、求められてもよい。輸送シーケンス５２は、第１の位置Ａから第２の位置Ｂまで通じる最小量の連結済の登録されたロードマップノード３４、３４''''、３４'''''を備えるシーケンスとして選択されてもよい。これとともに、連結済の登録されたロードマップノード３４、３４''''、３４'''''は、ロードマップリンク３６、ショートカットリンク４０、および／または直線ショートカットリンク４６（図７に示されない）によって連結されている登録されたロードマップノード３４、３４''''、３４'''''として理解されるべきである。

【0092】

第１の位置Ａに近い登録されたロードマップノード３４''''および第２の位置Ｂに近い別の登録されたロードマップノード３４'''''を識別することによって、次いで、輸送シーケンス５２を計算することによって第１の位置Ａと第２の位置Ｂとの間の最短距離を求めるＳ０５ことは、輸送シーケンス（図示せず）の計算を代わりに含んでもよく、それは、輸送シーケンスに含まれるすべてのロードマップリンク３６およびショートカットリンク４０の幾何学的な長さを集計するときに、最短の総距離を含む。いくつかの場合において、たとえば、多くのロードマップノードが含まれるとき、これは、第１の位置Ａから第２の位置Ｂまで通じる最小量の連結されたロードマップノード３４、３４''''、３４'''''の計算より短い輸送シーケンス５２をもたらすことができる。

【0093】

図６および７は、ロードマップリンク３６によって連結されるロードマップノード３４、３４'、３４''''、３４'''''の別のシーケンス５４'をさらに示す。このシーケンス５４'は連続的に示されるが、前述のように、これが必ずしも事例であるというわけではない。

【0094】

シーケンス５４'はさらに、前述のとおり、複数のシーケンス部分４２、４３、４４を備える。

【0095】

したがって、ロボット掃除機１０は、安全にかつ道に迷うリスクが小さく進むことが可能である。さらに、たとえ新しい障害物が、部屋または表面の第１の掃除セッションと同じ部屋または表面の第２の掃除セッションとの間の掃除環境に追加されても、登録されたロードマップノード３４ａ、３４ｂ、３４'、３４''、３４'''、３４''''、３４'''''、ロードマップリンク３６、ショートカットリンク４０、および直線ショートカットリンク４６、４６'、４６''は、各掃除セッションの完了後に削除されるので、ロボット掃除機１０は安全に進むことができる。したがって、ロードマップ図３８は常に最新であり、経験をベースとしてロボット掃除機１０に、ナビゲーションのための信頼性が高く、確実な方法をもたらす。

【0096】

ロードマップノード３４ａ、３４ｂ、３４'、３４''、３４'''、３４''''、３４'''''は、ロードマップノード３４ａ、３４ｂ、３４'、３４''、３４'''、３４''''、３４'''''および／またはロードマップリンク３６を登録する時点で、位置情報およびロボット掃除機１０の状態についての追加情報を備えてもよい。たとえば追加情報は、障害物との衝突のリスクを低下させるロードマップノードの任意のシーケンスを決定するために使用されてもよい。

【0097】

換言すれば、ロボット掃除機１０がたとえば、カーペットの縁を定期的に横切ることを検出した場合、処理ユニット１６は、掃除、および特に可能な輸送シーケンス５２を計画するように構成し、それに応じて、カーペット縁を横切る必要があることを可能であれば避けてもよい。したがって、登録されたロードマップノード３４ａ、３４ｂ、３４'、３４''、３４'''、３４''''、３４'''''は、ロボット掃除機１０および処理ユニット１６それぞれに、掃除対象表面についての追加情報を提供してもよい。

【0098】

さらに、追加情報は、表面の特定の領域がでこぼこである、すなわち駆動が困難であることを意味する「でこぼこ」などのタグを備えてもよく、それはロボット掃除機１０および処理ユニット１６それぞれに教示され、このシーケンスをより安全でより確実にするために、シーケンスを計画するときに、この領域が避けられる。

【0099】

上記の時間または距離間隔は、標準的または連続的でなくてもよく、それらは、特定の時間の間、ロボット掃除機１０の方向変化量に応じて変化してもよい。これらの方向変化は、推測航法センサ３０、３０'によって容易に検出することができる。

【0100】

図８は、本発明によるステップを示す。障害物が検出された場合（図示せず）、たとえば、ショートカットリンク４０を追加しようとするとき、ロボット掃除機１０は、ショートカットリンク４０を追加せず、第１のステップに戻って、ロードマップノード３４を登録Ｓ０１かつ連結Ｓ０２し、同時に、前のシーケンス部分の先に登録されたロードマップノードに再び遭遇するまで、障害物の縁をたどる。

【0101】

以上、本発明を主としていくつかの実施形態に関連して説明した。しかしながら、当業者であれば容易にわかるように、付属の特許請求の範囲で定義された本発明の範囲内において、上で開示されたもの以外の実施形態も同様に可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】