特許 7324022 自律走行作業装置

(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】

(24)【登録日】2023-08-01

(45)【発行日】2023-08-09

(54)【発明の名称】自律走行作業装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20230802BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 H

G05D1/02 W

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019054205

(22)【出願日】2019-03-22

(65)【公開番号】P2020154926

(43)【公開日】2020-09-24

【審査請求日】2022-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000101617

【氏名又は名称】アマノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111202

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 周彦

(74)【代理人】

【識別番号】100187562

【弁理士】

【氏名又は名称】沼田 義成

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲也

【審査官】藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２２０８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８２１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１４０３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５０７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５８１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４７５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５４９２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

手動モード、学習モードおよび自動モードの何れかの動作モードで動作して走行および作業を行う自律走行作業装置であって、
装置本体と、
前記装置本体を走行させる走行部と、
前記装置本体の走行経路上で作業を行う作業部と、
前記走行部を操作するための手動操作を受け付ける走行操作部と、
前記走行操作部のハンドルの操作量の増加または減少のそれぞれの操作に応じて前記走行部の操舵角を増加または減少させるように制御する走行制御部と、を備え、
前記走行制御部は、前記走行操作部の前記ハンドルの操作に対する操舵の応答特性として、前記動作モードのうち前記手動モードと前記学習モードとで異なるモード別応答特性として、前記走行操作部の前記ハンドルの操作に対する前記走行部の最大操舵角を、それぞれ異なる第１最大操舵角と第２最大操舵角とに設定し、前記第１最大操舵角を、前記手動モードにおいて前記走行部が所定の最小回転半径で旋回するような角度に設定し、前記第２最大操舵角を、前記第１最大操舵角よりも小さい角度に設定することを特徴とする自律走行作業装置。

【請求項2】

前記走行制御部は、前記第２最大操舵角を、前記学習モードにおいて前記走行部が前記第２最大操舵角で１８０度方向転換して往復走行する場合に、往路と復路とで所定の重複幅だけ重複して前記作業部の作業軌跡を形成するような角度に設定することを特徴とする請求項１に記載の自律走行作業装置。

【請求項3】

前記走行制御部は、前記走行操作部の前記ハンドルの操作量の変位に対して、前記走行部の操舵角の変位の割合を、前記手動モードよりも前記学習モードにおいて小さくすると共に、前記学習モードにおいて前記走行操作部の前記ハンドルの操作量が最大操作量に達したときに前記走行部の操舵角が前記第２最大操舵角になるように、前記走行部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自律走行作業装置。

【請求項4】

前記走行制御部は、前記走行操作部の前記ハンドルの操作量の変位に対して、前記走行部の操舵角の変位の割合を、前記手動モードおよび前記学習モードにおいて同一になるように、前記走行部を制御しつつ、前記走行部の操舵角の上限を前記手動モードよりも前記学習モードにおいて低く設定すると共に、前記学習モードにおいて前記走行操作部の前記ハンドルの操作量が最大操作量よりも低い所定の第１操作量閾値に達したときに前記走行部の操舵角が前記第２最大操舵角になるように、前記走行部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自律走行作業装置。

【請求項5】

前記走行制御部は、前記モード別応答特性として、前記学習モードにおいて、前記走行操作部の前記ハンドルの操作量が、前記走行部を前記第２最大操舵角で旋回させる所定の第２操作量閾値以上である場合、前記走行部の最高走行速度を、予め設定された上限速度よりも低い制限速度に制限することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の自律走行作業装置。

【請求項6】

前記作業部の作業強度を制御する作業制御部を更に備え、
前記作業制御部は、前記モード別応答特性として、前記学習モードにおいて、前記走行操作部の前記ハンドルの操作量が、前記走行部を前記第２最大操舵角で旋回させる所定の第３操作量閾値以上である場合、前記作業部の最大作業強度を、予め設定された上限強度よりも弱い制限強度に制限することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の自律走行作業装置。

【請求項7】

前記走行制御部は、前記自動モードでは、前記走行操作部の操作に対して、前記手動モードおよび前記学習モードと異なる応答命令を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の自律走行作業装置。

【請求項8】

前記走行制御部は、前記自動モードでは、前記応答命令として、前記走行操作部の前記ハンドルまたはアクセルの操作に対して緊急停止命令を出力することを特徴とする請求項７に記載の自律走行作業装置。

【請求項9】

前記作業部は、床面に接触して清掃する一対の清掃部材を備え、
前記一対の清掃部材は、前記一対の清掃部材の中間点が、前記装置本体の進行方向に直交する幅方向において中央よりも一方側にずれた状態で、前記装置本体の下部に取り付けられ、
前記走行制御部は、前記走行部が前記一方側に旋回する場合と前記幅方向において他方側に旋回する場合とで、１８０度旋回時の往路と復路との前記清掃部材の清掃軌跡の重複幅を一定にするように前記走行操作部の前記ハンドルの操作量に対する前記走行部の操舵角の応答特性が異なるように、前記走行部を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載の自律走行作業装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律的に走行し自動で作業する自動走行作業を実行可能な自律走行作業装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自律走行作業装置は、工場、ショッピングモール、空港、鉄道駅、ホテルロビー等の広大な面積の床面の清掃作業を行うために用いられている。

【0003】

自律走行作業装置は、手動モード、学習モードおよび自動モードを切り替えて動作する、所謂ティーチング・プレイバック方式で構成される。自律走行作業装置は、学習モードでは、手動操作に応じて走行および作業（清掃）を行いながら、作業エリア（清掃エリア）の環境地図や走行データおよび作業データ（清掃データ）を含む作業プラン（清掃プラン）を記憶し、自動モードでは、記憶した作業プランの走行データおよび作業データに従って、作業プランを再現するように自動走行および自動作業（自動清掃）を制御する。また、自律走行作業装置は、手動モードでは、走行データや作業データを記憶することなく、手動操作に応じて走行および作業を行う。

【0004】

このような、ティーチング・プレイバック方式の自律走行作業装置では、予め地図情報等の作業プランをプログラミングして自動走行作業を実行させる方式の装置に比べて、通常の作業者の手動操作による走行および作業を行うことで、容易に作業プランを学習させることができる。ティーチング・プレイバック方式の自律走行作業装置は、学習を伴わずに単に手動操作による走行および作業を行う手動走行作業も可能なため、自律走行作業装置の利用頻度が高くなり、導入費用の償却効率も良くなるという利点がある。従って、自律走行作業装置では、手動操作による操作性も容易であることが求められている。

【0005】

また、広大な面積の床面を自律走行作業装置によって清掃する場合、多数の往復走行動作を繰り返して、床面を徐々に塗りつぶすように清掃するのが常套手段である。そのため、自律走行作業装置は、一度の自動走行作業中に、多数の旋回・転回走行動作を繰り返すことになる。そこで、自律走行作業装置では、このような旋回・転回走行動作を正確に行うことが求められている。

【0006】

例えば、特許文献１では、自動床面掃除機・自動床面仕上げ装置等のように往復移動を繰り返しながら自動的に作業を行う移動作業ロボット（自律走行作業装置）が開示されていて、車輪と床面との擦れがほとんど無いターン動作を行い、所定のターン幅・ターン角度を得ることを目的としている。この移動作業ロボットは、本体を移動させる駆動輪、駆動モータ、従輪からなる駆動手段・操舵手段と、駆動手段・操舵手段を制御し本体の走行制御を行う走行制御手段と、本体の走行距離を計測する移動距離計測手段と、清掃等の作業を行う作業手段とを備える。走行制御手段は、移動距離計測手段の出力に基づいて本体の走行軌跡を演算する軌跡演算手段と、軌跡演算手段の出力に基づいて２段階動作で本体の方向を反転させる２段階ターン手段を有する。

【0007】

また、特許文献２では、ユーザによる操作性を向上し、且つ、教示された走行経路を忠実に走行できるよう制御する自律移動体の移動制御装置（自律走行作業装置）が開示されている。この移動制御装置は、切替部と、速度制御指令部と、モータ制御指令部と、モータ駆動部とを備える。切替部は、走行モードを、自律走行モードまたは手動走行モードの何れかに切り替える。速度制御指令部は、走行モードに基づき、速度制御指令を出力する。モータ制御指令部は、走行モードが手動走行モードである場合には、モータが出力可能なトルクを制限する第１モータ制御指令を出力する一方、走行モードが自律走行モードである場合には、モータの速度を速度制御指令に追随させる第２モータ制御指令を出力する。モータ駆動部は、速度制御指令と、モータ制御指令とに基づいて、モータを駆動する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００３－２９８４２号公報

【文献】特開２０１４－２２０８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記した特許文献１の技術では、所定のターン幅・ターン角度を得るために、走行制御手段が２段階ターンの動作前に本体を後退させる必要がある。しかしながら、このような走行は、自動走行を前提として行われるが、手動モードや学習モードにおいて清掃作業中に手動操作によって行うことは作業者にとって危険であり、また、手動操作による操作性を容易にすることはできない。

【0010】

また、特許文献２の技術では、手動走行モードにおいてユーザが無理な外力を加えることなく自律移動体を操作することを意図しているが、手動操作中に、モータが出力可能なトルクを低く制限してしまうと、ユーザの操作性を容易にする作用は期待できない。むしろ、ユーザが操作ハンドル等を自力で押したり取り回したりする操作力が加わることで、かえって教示された走行経路が忠実に走行され難くなるという問題が生じる。

【0011】

本発明は、上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、動作モードに拘らず、作業者の操作性を容易にする自律走行作業装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の第１の自律走行作業装置は、手動モード、学習モードおよび自動モードの何れかの動作モードで動作して走行および作業を行う自律走行作業装置であって、装置本体と、前記装置本体を走行させる走行部と、前記装置本体の走行経路上で作業を行う作業部と、前記走行部を操作するための手動操作を受け付ける走行操作部と、前記走行操作部のハンドルの操作量の増加または減少のそれぞれの操作に応じて前記走行部の操舵角を増加または減少させるように制御する走行制御部と、を備え、前記走行制御部は、前記走行操作部の前記ハンドルの操作に対する操舵の応答特性として、前記動作モードのうち前記手動モードと前記学習モードとで異なるモード別応答特性として、前記走行操作部の前記ハンドルの操作に対する前記走行部の最大操舵角を、それぞれ異なる第１最大操舵角と第２最大操舵角とに設定し、前記第１最大操舵角を、前記手動モードにおいて前記走行部が所定の最小回転半径で旋回するような角度に設定し、前記第２最大操舵角を、前記第１最大操舵角よりも小さい角度に設定することを特徴とする。

【0013】

本発明の第１の自律走行作業装置によれば、走行操作部の操作に対して、各動作モードに適していて作業者の要求に対応する応答を行うことができ、自律走行作業装置の利用および普及を促進することができる。なお、走行操作部の操作に対して各動作モードに共通する応答を行う場合、動作モードによっては、意図しない応答が行われ、期待しない動作を行うおそれがあるが、本発明によれば、このような不都合は生じない。
また、本発明の第１の自律走行作業装置によれば、手動モードでは、走行部の操舵角を第１最大操舵角にすることで、走行部を最小回転半径で旋回させることができ、様々な形状の走行経路を走行させることができる。また、手動モードでは、走行部の操舵角を第１最大操舵角にしたまま自律走行作業装置を１８０度旋回させると自律走行作業装置をその場旋回させることもできる。これに対して、学習モードでは、走行操作部が必要以上に操作されても、走行部の操舵角は第１最大操舵角よりも小さい第２最大操舵角に制限されるので、学習走行時に回転半径が必要以上に小さくなることが抑制され、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0016】

上記課題を解決するために、本発明の第２の自律走行作業装置において、前記走行制御部は、前記第２最大操舵角を、前記学習モードにおいて前記走行部が前記第２最大操舵角で１８０度方向転換して往復走行する場合に、往路と復路とで所定の重複幅だけ重複して前記作業部の作業軌跡を形成するような角度に設定する。

【0017】

本発明の第２の自律走行作業装置によれば、学習モードの学習走行時には、走行部が上限の第２最大操舵角になるように走行操作部を操作することは作業者にとって容易であり、走行部の操舵角を第２最大操舵角にしたまま自律走行作業装置を１８０度旋回させる操作も作業者にとって容易である。このような操作によって、自律走行作業装置の往復走行時に、清掃範囲（作業軌跡）の中抜けや過剰な重複がなくなるので、学習走行に適した走行経路を容易に得ることができ、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0018】

上記課題を解決するために、本発明の第３の自律走行作業装置において、前記走行制御部は、前記走行操作部の操作量の変位に対して、前記走行部の操舵角の変位の割合を、前記手動モードよりも前記学習モードにおいて小さくすると共に、前記学習モードにおいて前記走行操作部の操作量が最大操作量に達したときに前記走行部の操舵角が前記第２最大操舵角になるように、前記走行部を制御する。

【0019】

本発明の第３の自律走行作業装置によれば、学習モードにおいて走行操作部の操作の変位（走行操作部の入力ステップ）に対する走行部の操舵角の変位（走行部の応答出力状態）が、手動モードの場合よりも小さく、走行操作部の操作に対して走行部の操舵の追従性が低いため、走行操作部の微小な操作が走行部の操舵に与える影響が少なくなる。また、走行操作部を最大操作量に切った状態を維持して自律走行作業装置を走行させれば、走行部の操舵角を第２最大操舵角に維持した状態で自律走行作業装置を旋回させることができる。従って、学習走行に適した往復走行を容易な操作で実現することができる。

【0020】

上記課題を解決するために、本発明の第４の自律走行作業装置において、前記走行制御部は、前記走行操作部の操作量の変位に対して、前記走行部の操舵角の変位の割合を、前記手動モードおよび前記学習モードにおいて同一になるように、前記走行部を制御しつつ、前記走行部の操舵角の上限を前記手動モードよりも前記学習モードにおいて低く設定すると共に、前記学習モードにおいて前記走行操作部の操作量が最大操作量よりも低い所定の第１操作量閾値に達したときに前記走行部の操舵角が前記第２最大操舵角になるように、前記走行部を制御する。

【0021】

本発明の第４の自律走行作業装置によれば、手動モードと学習モードとで、走行操作部の入力ステップに対する走行部の応答出力が変化しないので、比較的大きい曲率半径で走行部を操舵する場合に、走行操作部の操作性が変化しないため、作業者にとって走行操作部の取り扱いが容易になる。また、走行操作部を第１操作量閾値以上に切った状態を維持して自律走行作業装置を走行させれば、走行部の操舵角を第２最大操舵角に維持した状態で自律走行作業装置を旋回させることができる。従って、学習走行に適した往復走行を容易な操作で実現することができる。

【0022】

上記課題を解決するために、本発明の第５の自律走行作業装置において、前記走行制御部は、前記モード別応答特性として、前記学習モードにおいて、前記走行操作部の操作量が、前記走行部を前記第２最大操舵角で旋回させる所定の第２操作量閾値以上である場合、前記走行部の最高走行速度を、予め設定された上限速度よりも低い制限速度に制限する。

【0023】

本発明の第５の自律走行作業装置によれば、学習走行時に設定されていた走行速度に拘らず、走行部を第２最大操舵角で旋回させる場合には、走行部の最高走行速度が自動的に制限されるので、自律走行作業装置に作用する慣性力を抑制することができる。そのため、作業者の勘や経験に頼ることなく、自律走行作業装置の目標走行経路からのはみ出しや、自律走行作業装置の転倒を抑制して、学習走行を自動的に安定化することができ、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0024】

上記課題を解決するために、本発明の第６の自律走行作業装置は、前記作業部の作業強度を制御する作業制御部を更に備え、前記作業制御部は、前記モード別応答特性として、前記学習モードにおいて、前記走行操作部の操作量が、前記走行部を前記第２最大操舵角で旋回させる所定の第３操作量閾値以上である場合、前記作業部の最大作業強度を、予め設定された上限強度よりも弱い制限強度に制限する。

【0025】

本発明の第６の自律走行作業装置によれば、学習走行時に設定されていた作業強度に拘らず、走行部を第２最大操舵角で旋回させる場合には、作業強度が自動的に制限されるので、自律走行作業装置に作用する慣性力が作業に及ぼす影響、例えば、清掃時の洗浄液の飛び散り等を抑制することができる。そのため、自律走行作業装置の学習走行の旋回時に、作業を自動的に安定化することができ、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0026】

上記課題を解決するために、本発明の第７の自律走行作業装置において、前記走行制御部は、前記モード別応答特性として、前記自動モードでは、前記走行操作部の操作に対して、前記手動モードおよび前記学習モードと異なる応答命令を出力する。

【0027】

本発明の第７の自律走行作業装置によれば、自動モードでは、通常、走行操作部の操作を受け付けないが、本発明では、走行操作部の操作に応じて、自動モードに特有の応答を任意に設定することができる。

【0028】

上記課題を解決するために、本発明の第８の自律走行作業装置において、前記走行制御部は、前記自動モードでは、前記応答命令として、緊急停止命令を出力する。

【0029】

本発明の第８の自律走行作業装置によれば、自動モードでは、緊急停止動作を操作するための手段を、緊急停止ボタン以外にも走行操作部のハンドルやアクセルレバーの操作等、複数種類の手段を備えておくことができ、作業者にとって緊急停止時の取り扱いが容易となる。

【0030】

上記課題を解決するために、本発明の第９の自律走行作業装置において、前記作業部は、床面に接触して清掃する一対の清掃部材を備え、前記一対の清掃部材は、前記一対の清掃部材の中間点が、前記装置本体の進行方向に直交する幅方向において中央よりも一方側にずれた状態で、前記装置本体の下部に取り付けられ、前記走行制御部は、前記走行部が前記一方側に旋回する場合と前記幅方向において他方側に旋回する場合とで、前記走行操作部の操作量に対する前記走行部の操舵角の応答特性が異なるように、前記走行部を制御する。

【0031】

本発明の第９の自律走行作業装置によれば、幅方向一方側に旋回するとき、自律走行作業装置は、幅方向他方側旋回時の回転半径よりも大きい回転半径で旋回する。従って、往復走行を行う場合、幅方向の一方側および他方側の旋回時において、それぞれに適した走行経路を形成して、それぞれに適した作業軌跡を形成することができる。また、幅方向の一方側旋回時と他方側旋回時とに拘らず、往路と復路との重複幅を一定にすることもできる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、動作モードに拘らず、作業者の操作性を容易にする自律走行作業装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置の外観を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のハンドル操作の動作例を示す上面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置の走行部、操舵部および走行操作部の要部を示す説明図である。

【図5】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のモード別応答特性を示す表である。

【図6】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のハンドル操作の動作例を示す上面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のモード別応答特性を示すグラフである。

【図8】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のモード別応答特性の動作例を示すフローチャートである。

【図9】本発明の実施形態に係る自律走行作業装置のモード別応答特性の動作例を示すフローチャートである。

【図10】本発明の他の実施形態に係る自律走行作業装置のモード別応答特性を示すグラフである。

【図11】本発明の他の実施形態に係る自律走行作業装置のハンドル操作の動作例を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態は、本発明の好適な具体例であって、種々の好ましい技術を開示しているが、本発明の技術範囲はこれらの態様に限定されるものではない。

【0035】

本発明の実施形態による自律走行作業装置１について説明する。図１に示すように、自律走行作業装置１は、各部を収容するための装置本体２と、装置本体２を走行させる走行部３と、走行部３の手動操作を受け付ける走行操作部４とを備える。自律走行作業装置１は、所定の作業を実行する作業部として、装置本体２の下方の床面の清掃作業を実行する清掃部５を備えて、自律走行清掃装置として機能する。自律走行作業装置１は、例えば、工場、ショッピングモール等の商業施設、空港、鉄道駅、ホテル、オフィス、病院、学校等の全部または一部の領域を清掃エリア（作業エリア）として、清掃エリアの床面を清掃の対象とする。

【0036】

自律走行作業装置１は、装置本体２と装置本体２の周囲の壁や障害物等の非作業対象との位置関係を計測する計測部６を備える。また、自律走行作業装置１は、図２に示すように、自律走行作業装置１の各種機能の操作や表示のためのタッチパネル（図示せず）からなる操作表示部７と、自律走行作業装置１の各部に電力を供給し、バッテリー（図示せず）の残量監視や充電を制御するための電源部８とを備える。更に、自律走行作業装置１は、図２に示すように、自律走行作業装置１の各部および各種機能（走行部３による走行、清掃部５による清掃作業、計測部６による計測等）を統括制御する制御部１０と、走行部３の走行データや清掃部５の清掃データ（作業データ）からなる清掃プラン（作業プラン）を記憶する記憶部１１とを備える。

【0037】

なお、自律走行作業装置１は、障害物等に衝突した際に損傷することを防止するためのバンパ２ａ、周囲の画像を撮像するカメラ２ｂ、周囲の音声を集音するマイク２ｃ、自律走行作業装置１の周囲を照らしたり、周囲に自律走行作業装置１の稼働を知らせたりするための照明灯２ｄ、周囲に自律走行作業装置１の稼働を知らせるための方向指示灯２ｅやスピーカ２ｆ、その他の機器を備えていてよい。

【0038】

次に、自律走行作業装置１の動作の概要を説明する。

【0039】

自律走行作業装置１は、手動操作による走行および自動操作による自律的な走行が可能な車両であって、手動モード、学習モードおよび自動モードの何れかの動作モードに切り替えられて動作する。

【0040】

自律走行作業装置１は、学習モードおよび手動モードでは、学習走行清掃（学習走行作業）および手動走行清掃（手動走行作業）をそれぞれ行って、作業者による走行操作部４や操作表示部７の手動操作に応じて手動走行や手動清掃（手動作業）を行う。学習走行清掃では、更に、手動走行に伴って清掃エリアの環境地図を作成し、手動走行時の走行経路や走行状態を示す走行データと、手動清掃時の清掃状態を示す清掃データとを取得して、環境地図や走行データおよび清掃データを含む清掃プランを記憶部１１に記憶する。

【0041】

自律走行作業装置１は、自動モードでは、自動走行清掃（自動走行作業）を行って、学習走行清掃で記憶された清掃プランに基づいて、この清掃プランを再現するように、制御部１０による自動操作に応じて自動走行および自動清掃（自動作業）を行う。清掃プランは、例えば、所定の時間間隔や所定の距離間隔のステップ毎に走行データおよび清掃データを関連付けて記憶することを含む。

【0042】

走行データは、例えば、自律走行作業装置１の環境地図上の自己位置（Ｘ座標およびＹ座標）や基準方向（例えば、開始位置の向き）に対する角度、進行方向への走行速度を含み、走行データに基づいて走行経路を図化することができる。また、走行データは、走行操作部４のハンドル２３の操作量である揺動角度θｈや揺動速度、走行部３の操舵角θｄや操舵速度、自律走行作業装置１（走行部３）の旋回速度を含んでよい。

【0043】

清掃データは、例えば、清掃部５の洗浄パッド３０による床面洗浄の動作状態（稼働／停止、回転速度、パッド圧）、清掃部５の供給水ポンプ３４による洗浄液散布の動作状態（稼働／停止、供給水量）、清掃部５の吸引ブロア３８による汚水回収の動作状態（稼働／停止、吸引量）を含む。パッド圧は、洗浄パッド３０を床面に押し付ける力であり、供給水量は、床面に散布される洗浄液を供給水ポンプ３４によって供給する量であり、吸引量は、床面から洗浄後の汚水を回収するために吸引を行う吸引ブロア３８の吸引強度である。

【0044】

次に、自律走行作業装置１の各部を説明する。

【0045】

走行部３は、図１、図３（１）および図４に示すように、装置本体２の下部に設けられていて、駆動輪として１つの前輪２０と、従動輪として一対の後輪２１と、前輪２０を操舵する操舵部２２とを備える。

【0046】

前輪２０は、進行方向（前後方向）前側で幅方向（左右方向）中央に設けられ、前輪２０の回転軸に対して、駆動モータ２０ａが設けられる。走行部３は、制御部１０からの制御信号に応じて駆動モータ２０ａを回転駆動して前輪２０を回転させることで装置本体２を前進させ、前輪２０の回転を停止させることで装置本体２を停止させる。駆動モータ２０ａの回転量を制御して前輪２０の回転速度を制御することで、自律走行作業装置１（走行部３）の走行速度が調整（加減速）される。なお、走行部３は、駆動モータ２０ａが前輪２０を逆転させることで装置本体２を後退させてもよい。

【0047】

一対の後輪２１は、進行方向中央で幅方向に間隔を空けて設けられ、各後輪２１に対して、それぞれの回転量を検出する駆動エンコーダ２１ａが設けられる。一対の後輪２１は、前輪２０の駆動による装置本体２の移動に応じて従動回転する。各後輪２１の各駆動エンコーダ２１ａは、検出した各後輪２１の回転量を制御部１０へ送信し、各後輪２１の回転量に基づいて、前輪２０の駆動モータ２０ａの回転量と装置本体２の進行方向が算出される。なお、本実施形態では、走行部３が駆動輪の前輪２０と従動輪の後輪２１とを備える一例を説明したが、本発明はこの例に限定されず、例えば、他の実施形態では、走行部３が従動輪の前輪２０と駆動輪の一対の後輪２１とを備えて構成されてもよい。

【0048】

操舵部２２は、操舵モータ２２ａと、操舵センサ２２ｂと、前輪２０の回転軸を軸支する車輪ホルダ２２ｃとを備える。操舵モータ２２ａの操舵モータ軸２２ｄは車輪ホルダ２２ｃに結合されている。操舵部２２は、制御部１０からの制御信号に応じて操舵モータ２２ａを回転駆動して車輪ホルダ２２ｃを水平方向に回動させることで、図３（２）に示すように、前輪２０の操舵角θｄを変えて走行部３を操舵する。前輪２０の操舵角θｄを変えながら前輪２０を回転させることで、自律走行作業装置１（走行部３）を左折（左旋回）や右折（右旋回）させる。

【0049】

操舵モータ２２ａの回転量を制御することで、走行部３の操舵角θｄが調整される。例えば、前輪２０の操舵角θｄを最大操舵角（例えば、±９０度）にして、自律走行作業装置１（走行部３）を１８０度旋回させると、自律走行作業装置１は、左右一対の後輪２１の間の中央位置を軸位置（ピボット回転中心）として、その軸位置が変化することなく、ピボット回転（その場旋回）することになる。以下、走行部３の旋回において、回転半径は、ピボット回転中心から外輪側の後輪２１の中心までの長さを示すものとする。

【0050】

操舵センサ２２ｂは、操舵エンコーダとホームポジションセンサとを含む。ホームポジションセンサによって前輪２０のホームポジション（進行方向に対して前輪２０の操舵角θｄが０度となる走行部３の中立位置）が検出され、操舵エンコーダによって、前輪２０の操舵角θｄが検出される。操舵エンコーダは、前輪２０の操舵（例えば、車輪ホルダ２２ｃや前輪２０の水平方向の回動）に応じたパルスを検出して制御部１０へ送信し、そのパルス数とパルスのタイミングとに基づいて、前輪２０のホームポジションからの操舵角θｄが算出される。

【0051】

走行部３は、動作モードが学習モードまたは手動モードに設定されている場合、作業者による走行操作部４の手動操作に応じて動作する。また、走行部３は、動作モードが自動モードに設定されている場合、基本的には、清掃プランの走行データに基づく制御部１０の制御に応じて動作し、必要に応じて、作業者による走行操作部４の手動操作に応じて動作する。

【0052】

走行操作部４は、装置本体２の後側に設けられ、ハンドル２３およびアクセルレバー２４を備え、ハンドル２３およびアクセルレバー２４の手動操作によって前輪２０の回転駆動および操舵駆動が操作される。なお、走行部３および走行操作部４は、走行操作部４の操作状態を機械的に走行部３に伝達するものではなく、走行操作部４の操作入力に応じた電気信号を制御部１０へ送信し、制御部１０がこの電気信号に基づく制御信号を走行部３へ送信して、この制御信号に応じて前輪２０の回転駆動および操舵駆動を電気的に制御する。

【0053】

ハンドル２３は、例えば、上下方向を軸方向とするハンドルシャフトと、ハンドルシャフトの上端に設けられた棒状のハンドルバーとを含み、装置本体２の後側に揺動可能（回動可能）に取り付けられる。アクセルレバー２４は、ハンドル２３のハンドルバーの一端側に回転可能に取り付けられる。

【0054】

ハンドル２３は、ハンドルシャフトおよびハンドルバーが一体となってハンドルシャフトの軸周りに左側または右側に揺動するように構成される。ハンドルバーが装置本体２の幅方向に平行になる状態が、ハンドル２３の中立状態（ホームポジション）であり、このとき、ハンドル２３の揺動角度θｈ（最小揺動角度）は、進行方向を基準として０度である。

【0055】

ハンドル２３は、未操作状態で中立状態になるように、図４に示すように、ハンドル中立機構２５によって付勢されている。ハンドル中立機構２５は、ハンドル２３を中立状態に維持しつつ、作業者の操作力に応じてハンドル２３が左側または右側に揺動するような付勢力でハンドル２３を支持している。ハンドル中立機構２５は、通常は、多少の振動程度ではハンドル２３が揺動しない程度の付勢力でハンドル２３を安定した姿勢で静止させている。

【0056】

走行操作部４では、ハンドル２３の揺動方向および揺動角度θｈを検出するハンドルセンサ２３ａがハンドル２３に対して設けられ、アクセルレバー２４の回転方向および回転角度θａ（開度）を検出するアクセルセンサ２４ａがアクセルレバー２４に対して設けられる。

【0057】

ハンドルセンサ２３ａは、ハンドル２３の揺動角度θｈを、例えば、最小揺動角度（０度）から最大揺動角度（±４５度）までの範囲で、所定の角度間隔（例えば、２．５度）のピッチで検出する。なお、ハンドル２３の最大揺動角度は、ハンドル２３が揺動する限界の角度でもある。また、ハンドルセンサ２３ａは、ハンドル２３に所定の遊びを設けていて、０度から±５度まではパルスを検出しない。ハンドルセンサ２３ａは、検出したハンドル２３の揺動方向および揺動角度θｈ（操作量）に基づく電気信号を制御部１０へ送信し、アクセルセンサ２４ａは、検出したアクセルレバー２４の回転方向および回転角度θａ（操作量）に基づく電気信号を制御部１０へ送信する。

【0058】

そして、ハンドルセンサ２３ａからの電気信号に応じて、操舵モータ２２ａの駆動を制御する制御信号が制御部１０から操舵モータ２２ａへ送信され、これにより、ハンドル２３の揺動方向および揺動角度θｈに基づいて、操舵モータ２２ａの駆動、即ち、前輪２０の操舵駆動が制御される。また、アクセルセンサ２４ａからの電気信号に応じて、駆動モータ２０ａの駆動を制御する制御信号が制御部１０から駆動モータ２０ａへ送信され、これにより、アクセルレバー２４の回転方向（例えば、作業者がアクセルレバー２４を上に捻ると前進し、下に捻ると後退する）および回転角度θａに基づいて、駆動モータ２０ａの駆動、即ち、前輪２０の回転駆動が制御される。

【0059】

なお、ハンドル２３の揺動やアクセルレバー２４の回転等の走行操作部４の操作に対して、前輪２０の操舵駆動や操舵駆動等の制御部１０の応答特性は、動作モードに拘らず共通する応答特性と、動作モード毎に異なるモード別応答特性とがある。このモード別応答特性の詳細は後述する。

【0060】

走行操作部４は、自律走行作業装置１の動作モードが手動モードや学習モードに設定されている間は、作業者による手動操作を受け付けるが、自動モードに設定されている間は、緊急操作（緊急停止ボタン７ａの操作や緊急ハンドル操作）以外の作業者による手動操作を基本的に受け付けない。

【0061】

清掃部５は、清掃設定に従って床面を清掃するように構成され、清掃設定は、初期設定されてもよく、操作表示部７を介して手動で設定されてもよく、または記憶部１１に記憶された清掃プランの清掃データに基づいて自動で設定されてもよい。清掃部５は、例えば、洗浄液を用いて床面を清掃する湿式の清掃機構であり、一対の洗浄パッド３０と、パッドモータ３１と、パッドシリンダ３２と、洗浄液タンク３３と、供給水ポンプ３４と、スキージ３５と、スキージシリンダ３６と、汚水タンク３７と、吸引ブロア３８とを備える。なお、清掃部５は、洗浄液タンク３３や汚水タンク３７の水量を検知する水量センサ３９を備えてもよい。

【0062】

一対の洗浄パッド３０は、床面を清掃する清掃部材であり、装置本体２の下面に回転可能に取り付けられ、洗浄液が散布された床面に接触すると共に回転することで床面を洗浄する。また、洗浄パッド３０は、装置本体２に対して着脱可能であり、即ち、交換可能な部材である。なお、本実施形態では、清掃部５が清掃部材として洗浄パッド３０を備える一例を説明したが、本発明はこの例に限定されず、例えば、他の実施形態では、清掃部５が清掃部材として他のパッドやブラシを備えてもよい。

【0063】

また、一対の洗浄パッド３０は、一対の洗浄パッド３０の中間点を、幅方向において中央よりも一方側（右側）にずらした状態で、装置本体２の下部に取り付けられる。更に、一対の洗浄パッド３０は、幅方向（左右方向）に並べた状態に対して前後にオフセット配置され、具体的には、一方側（右側）の洗浄パッド３０は、前方且つ一方側（右側）に僅かにずらした位置に配置され、他方側（左側）の洗浄パッド３０は、後方且つ一方側（右側）に僅かにずらした位置に配置される。

【0064】

幅方向の直線上に並べた一対の洗浄パッド３０では、一対の洗浄パッド３０の間の僅かな隙間によって清掃ムラが残ると、清掃軌跡の幅方向中央に清掃ムラが残ることがあるが、本実施形態のように、幅方向の直線に対して傾斜した直線上にオフセット配置された一対の洗浄パッド３０では、清掃軌跡の幅方向中央に清掃ムラを残すことなく、清掃を行うことができる。

【0065】

なお、本実施形態では、一対の洗浄パッド３０が右側にずらして配置されている自律走行作業装置１の一例について説明するが、本発明はこの例に限定されず、他の例では、一対の洗浄パッド３０は、左側にずらして配置されてもよい。また、３つ以上の洗浄パッド３０を多角形状に配置してもよい。

【0066】

パッドモータ３１は、各洗浄パッド３０を回転させる駆動源であり、装置本体２内で各洗浄パッド３０の上方に設けられる。パッドモータ３１は、一対の洗浄パッド３０のそれぞれを別個に駆動する一対のモータで構成されてもよく、あるいは、ギアを介して一対の洗浄パッド３０を同時に駆動する１つのモータで構成されてもよい。清掃部５は、制御部１０からの制御信号に応じてパッドモータ３１を回転駆動して各洗浄パッド３０を回転させることで床面を洗浄する。パッドモータ３１の回転速度を制御することで、各洗浄パッド３０の回転速度（清掃強度）が調整される。

【0067】

また、パッドモータ３１は、一対の洗浄パッド３０をそれぞれ異なる方向に回転させ、具体的には、左側の洗浄パッド３０を上方視時計回りに回転させ、右側の洗浄パッド３０を上方視反時計回りに回転させる。これにより、一対の洗浄パッド３０は、幅方向中央側で前方から後方へ向かうように回転するので、一対の洗浄パッド３０の前方の汚水を幅方向中央側に収集しつつ後方へ排出する。

【0068】

パッドシリンダ３２は、一対の洗浄パッド３０を上下に移動させる部材であり、装置本体２内で各洗浄パッド３０の上方に設けられる。パッドシリンダ３２は、各洗浄パッド３０に取り付けられたロッドを上下に移動させることで、各洗浄パッド３０を交換のために上方に退避させ、また、洗浄すべき床面に各洗浄パッド３０を接触させるために下方に付勢させる。清掃部５は、制御部１０からの制御信号に応じてパッドシリンダ３２を駆動して各洗浄パッド３０を上下に移動させる。パッドシリンダ３２の移動量を制御することで、各洗浄パッド３０のパッド圧（清掃強度）が調整される。

【0069】

洗浄液タンク３３は、洗浄液を収容する容器であり、装置本体２内に設けられ、外部から洗浄液を補充できるように構成される。供給水ポンプ３４は、装置本体２内に設けられ、洗浄液を洗浄液タンク３３から給水パイプ（図示せず）を介して供給して床面に散布する部材である。清掃部５は、制御部１０からの制御信号に応じて供給水ポンプ３４を駆動して洗浄液タンク３３から洗浄液を供給し、供給水ポンプ３４の駆動を制御することで、床面に散布される洗浄液の供給水量が調整される。

【0070】

スキージ３５は、幅方向に長い部材であり、装置本体２の下面において各洗浄パッド３０よりも後方に設けられ、床面に接触して各洗浄パッド３０からの洗浄後の汚水を装置本体２の後方に逃がすことなく回収する。上記したように一対の洗浄パッド３０が幅方向中央側から汚水を後方に排出するので、スキージ３５は、汚水を床面に残すことなく回収することができる。なお、スキージ３５は、スキージ３５の幅方向の中心が、装置本体２の幅方向の中心よりも一方側（例えば、右側）にずれた状態で、装置本体２に取り付けられる。

【0071】

スキージシリンダ３６は、スキージ３５を上下に移動させる部材であり、装置本体２内でスキージ３５の上方に設けられる。清掃部５は、制御部１０からの制御信号に応じてスキージシリンダ３６を駆動してスキージ３５を上下に移動させる。

【0072】

汚水タンク３７は、洗浄後の汚水を収容する容器であり、装置本体２内に設けられ、汚水を外部に排出できるように構成される。

【0073】

吸引ブロア３８は、装置本体２内に設けられ、スキージ３５で回収された床面上の汚水を、床面から吸引パイプ３５ａを介して汚水タンク３７へ吸引する部材である。清掃部５は、制御部１０からの制御信号に応じて吸引ブロア３８を駆動して汚水を汚水タンク３７へ吸引する。吸引ブロア３８の駆動を制御することで、床面から汚水を回収するための吸引量が調整される。

【0074】

計測部６は、装置本体２と周囲の壁や障害物等の非作業対象との位置情報（例えば、装置本体２の進行方向に対する角度や距離）を計測するレーザーレンジファインダ（ＬＲＦ：Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ）６ａや、装置本体２から所定距離内の壁や障害物の有無を検知する超音波センサ６ｂを備える。例えば、ＬＲＦ６ａは、装置本体２の前面に設けられ、超音波センサ６ｂは、装置本体２の側面に設けられる。なお、図１では、超音波センサ６ｂが装置本体２の左面に複数設けられる例を図示しているが、超音波センサ６ｂは、装置本体２の左面だけでなく右面にも設けられる。

【0075】

操作表示部７は、装置本体２の後上側で走行操作部４の近傍に設けられ、キースイッチ（図示せず）と、緊急停止ボタン７ａと、タッチパネルとを備え、操作表示部７の各部は、制御部１０に接続されている。緊急停止ボタン７ａは、操作されることで、緊急停止命令を制御部１０に送信することで、自律走行作業装置１の各部の動作（特に、走行部３および清掃部５による自動走行清掃）を強制的に停止（制動）する。操作表示部７は、装置本体２に取り付けられる操作表示パネル等で構成されてもよく、装置本体２に対して着脱可能に装着されるタブレット端末等で構成されてもよい。なお、タブレット端末等で構成される操作表示部７は、通信部２ｇから無線通信を介して制御部１０に接続されて、自律走行作業装置１を遠隔操作可能となる。

【0076】

例えば、操作表示部７のタッチパネルには、動作モードを選択操作するための動作モード選択画面が表示される。作業者は、動作モード選択画面の操作に応じて、動作モードを手動モード、学習モードおよび自動モードから何れかに選択することができる。

【0077】

また、操作表示部７のタッチパネルには、手動モードまたは学習モードで手動走行清掃または学習走行清掃を行う場合に、清掃部５の各種清掃設定を操作入力するためのデータ設定画面が表示される。データ設定画面で操作入力可能な清掃設定は、清掃部５の洗浄パッド３０による床面洗浄の動作状態（稼働／停止、回転速度、パッド圧）、清掃部５の供給水ポンプ３４による洗浄液散布の動作状態（稼働／停止、供給水量）、清掃部５の吸引ブロア３８による汚水回収の動作状態（稼働／停止、吸引量）である。作業者は、データ設定画面の操作に応じて、清掃部５の各種清掃設定を入力することができ、データ設定画面に操作入力された清掃設定は、制御部１０に送信され、記憶部１１に記憶される。

【0078】

更に、操作表示部７のタッチパネルには、自動モードにおいて、自動走行清掃を行う清掃プランを選択操作するための清掃プラン選択画面が表示される。作業者は、清掃プラン選択画面の操作に応じて、自動走行清掃を行うべき清掃プランを選択することができ、清掃プラン選択画面で選択された清掃プランが、記憶部１１から読み出されて、自動走行清掃を制御する制御部１０によって実行される。

【0079】

電源部８は、装置本体２内部に搭載されたバッテリー（電源）および充電回路を備え、外部電源に接続することでバッテリーが充電され、また、自律走行作業装置１の各部へと電力を供給する。電源部８は、バッテリーの残量を示す信号を制御部１０へと出力してもよい。

【0080】

次に、自律走行作業装置１の電気的構成を図２を参照しながら説明する。制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク、フラッシュメモリ等からなる記憶部１１に、バス１０ａを介して接続される。バス１０ａは、更にインタフェース１０ｂに接続されていて、制御部１０は、バス１０ａおよびインタフェース１０ｂを介して、上記の走行部３、走行操作部４、清掃部５、計測部６、操作表示部７および電源部８等の自律走行作業装置１の各部に接続されている。

【0081】

記憶部１１は、自律走行作業装置１の各部および各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶し、制御部１０が、記憶部１１に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、各部および各種機能を統括制御する。

【0082】

例えば、制御部１０は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、地図作成部４０、走行制御部４１、清掃制御部４２（作業制御部）および清掃プラン作成部４３として動作する。これにより、自律走行作業装置１は、事前に記憶されたプログラムに従って自律的に走行し自動で作業することができる。

【0083】

また、制御部１０は、カメラで撮影した画像の画像認識機能、マイク２ｃで集音した音声の音声認識機能、障害物を回避するための一時迂回判定機能、周囲に自律走行作業装置１の稼働をスピーカ２ｆ等で報知するための音声出力機能やその他の機能を有していてよい。

【0084】

地図作成部４０は、学習モードにおいて学習走行清掃が行われる間、または自動モードにおいて自動走行清掃が行われる間に、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）等の技術を用いて、リアルタイムで自己位置の推定と環境地図の作成とを行う。

【0085】

具体的には、地図作成部４０は、計測部６の計測結果である装置本体２と非作業対象との位置情報に基づいて、装置本体２の周囲の局所地図を作成する。また、地図作成部４０は、局所地図と走行部３の各エンコーダによる検出結果（走行部３の移動量）とに基づいて、局所地図中の自律走行作業装置１の自己位置（座標）を推定する。学習モードでは、学習走行清掃を完了する際に、地図作成部４０は、各局所地図をつなぎ合わせる（合成する）ことで清掃エリアの環境地図を作成し、各局所地図上の自己位置の位置情報をつなぎ合わせる（合成する）ことで走行経路を作成する。

【0086】

なお、自動モードでは、所定の清掃プランに基づく自動走行清掃が行われる場合、地図作成部４０は、この清掃プランに関連付けられた環境地図を記憶部１１から読み出し、読み出した環境地図と作成した局所地図とを比較（マッチング）することで、より正確な自己位置を推定する。自動走行清掃では、地図作成部４０によって環境地図上の自己位置を推定しながら、走行制御部４１および清掃制御部４２によって走行部３および清掃部５をそれぞれ制御する。例えば、清掃プランの走行データの自己位置に、環境地図上で推定される自己位置を合わせて走行部３を制御しつつ、清掃部５の清掃データに基づいてステップ毎に清掃作業を制御する。

【0087】

走行制御部４１は、手動モードにおいて手動走行清掃が行われる間、または学習モードにおいて学習走行清掃が行われる間に、作業者による走行操作部４の操作入力に応じた電気信号を受信し、この電気信号に基づく制御信号を生成して走行部３へ送信することで、走行部３の前輪２０の回転駆動および操舵駆動を電気的に制御する。

【0088】

具体的には、走行制御部４１は、走行操作部４のアクセルレバー２４の操作量に基づく電気信号をアクセルセンサ２４ａから受信し、アクセルレバー２４の操作量に対応する前輪２０の回転速度を算出する。例えば、アクセルレバー２４の操作に対する応答特性として、アクセルレバー２４の回転角度θａの増加または減少に応じて、前輪２０の回転速度が速くまたは遅くなるように設定される。なお、走行制御部４１は、アクセルレバー２４の操作量に対応する走行部３の走行速度を算出して、走行部３の走行速度を前輪２０の回転速度に換算してもよい。そして、走行制御部４１は、算出した回転速度で前輪２０が回転するように前輪２０の駆動モータ２０ａの回転駆動を制御する制御信号を生成して、駆動モータ２０ａへ送信する。

【0089】

また、走行制御部４１は、走行操作部４のハンドル２３の操作量に基づく電気信号をハンドルセンサ２３ａから受信し、ハンドル２３の操作量に対応する前輪２０の操舵角θｄを算出する。例えば、ハンドル２３の操作に対する応答特性として、ハンドル２３の揺動角度θｈの増加または減少に応じて、前輪２０の操舵角θｄが増加または減少するように設定され、例えば、前輪２０の操舵角θｄは、ハンドル２３の揺動角度θｈに比例する。即ち、ハンドル２３を左右に揺動させた方向と角度に応じて、前輪２０の方向と角度が比例的に変化する。なお、ハンドル２３の操作に対する前輪２０の操舵の応答特性は、基本的に左右対称である。

【0090】

ハンドル２３の揺動角度θｈに応じて、前輪２０の操舵角θｄが決定されることで、ほぼ自動的に自律走行作業装置１（走行部３）の回転半径が決定される。なお、手動モードと学習モードとでは、ハンドル２３の操作に対して前輪２０の操舵の応答特性が異なる。即ち、手動モードと学習モードとで異なるモード別応答特性が設定される。そして、走行制御部４１は、算出した操舵角θｄに前輪２０が操舵されるように前輪２０の操舵駆動、即ち、操舵部２２の操舵モータ２２ａの回転駆動を制御する制御信号を生成して、駆動モータ２０ａへ送信する。

【0091】

また、走行制御部４１は、自動モードにおいて所定の清掃プランに基づいて自動走行清掃が行われる間に、この清掃プランの走行データに基づく制御信号を生成して走行部３へ送信することで、走行部３の前輪２０の回転駆動および操舵駆動を走行データに基づいて電気的に制御する。

【0092】

更に、走行制御部４１は、自動モードにおける走行操作部４の操作に対する応答特性は、手動モードおよび学習モードにおける走行操作部４の操作に対する応答特性と異なる。即ち、自動モードに特有のモード別応答特性が設定される。

【0093】

清掃制御部４２は、手動モードにおいて手動走行清掃が行われる間、または学習モードにおいて学習走行清掃が行われる間に、作業者による操作表示部７のデータ設定画面の操作入力に応じた電気信号を受信し、この電気信号に基づく制御信号を生成して清掃部５へ送信することで、清掃部５の各部を電気的に制御する。

【0094】

具体的には、清掃制御部４２は、予め設定された初期値に基づいて、またはデータ設定画面の操作入力に基づいて、清掃部５の洗浄パッド３０による床面洗浄の動作状態、清掃部５の供給水ポンプ３４による洗浄液散布の動作状態、および清掃部５の吸引ブロア３８による汚水回収の動作状態をそれぞれ示す電気信号を操作表示部７から受信する。そして、清掃制御部４２は、各電気信号の示す動作状態で、洗浄パッド３０、供給水ポンプ３４および吸引ブロア３８が動作するように、洗浄パッド３０のパッドシリンダ３２、供給水ポンプ３４および吸引ブロア３８の駆動を制御する制御信号を生成して、パッドシリンダ３２、供給水ポンプ３４および吸引ブロア３８へ送信する。

【0095】

また、清掃制御部４２は、自動モードにおいて所定の清掃プランに基づいて自動走行清掃が行われる間に、この清掃プランの清掃データに基づく制御信号を生成して清掃部５へ送信することで、洗浄パッド３０のパッドシリンダ３２、供給水ポンプ３４および吸引ブロア３８を清掃データに基づいて電気的に制御する。

【0096】

清掃プラン作成部４３は、学習走行モードにおいて学習走行清掃が開始されると、清掃プランの作成を開始する。例えば、操作表示部７のタッチパネルに表示される画面を介して、学習開始が操作入力されると学習走行清掃が開始される。そして、清掃プラン作成部４３は、学習走行清掃が行われる間、清掃プランのステップ間隔毎に、走行部３の走行データおよび清掃部５の清掃データを取得して記憶部１１に記憶する。

【0097】

清掃プラン作成部４３は、例えば、走行データとして、計測部６が計測した位置情報に基づいて自己位置（Ｘ座標およびＹ座標、角度）を取得する。また、走行部３の一対の後輪２１の各駆動エンコーダ２１ａによって、各後輪２１の回転量を検出し、その検出結果に基づいて前輪２０の回転速度または走行部３の走行速度と進行方向を取得する。更に、走行操作部４のハンドル２３のハンドルセンサ２３ａの検出結果に基づいて、ハンドル２３の揺動角度θｈや揺動速度を取得し、操舵部２２の操舵センサ２２ｂの検出結果に基づいて、走行部３の操舵角θｄや操舵速度、自律走行作業装置１（走行部３）の旋回速度を取得する。

【0098】

また、清掃プラン作成部４３は、例えば、清掃データとして、データ設定画面にそれぞれ設定された各種清掃設定（清掃部５の洗浄パッド３０による床面洗浄の動作状態、清掃部５の供給水ポンプ３４による洗浄液散布の動作状態、清掃部５の吸引ブロア３８による汚水回収の動作状態）を取得する。

【0099】

清掃プラン作成部４３は、学習走行清掃が完了すると、清掃プランの作成を完了する。例えば、操作表示部７のタッチパネルに表示される画面を介して、学習完了が操作入力されると学習走行清掃が完了する。そして、清掃プラン作成部４３は、走行データおよび清掃データの取得を停止し、記憶部１１に記憶していた走行データおよび清掃データをステップ毎に関連付けて、地図作成部４０が作成した環境地図と合わせて清掃プランを作成して記憶部１１に記憶する。

【0100】

次に、動作モード毎に異なるモード別応答特性について説明する。各動作モードのモード別応答特性に関連する設定項目として、走行部３の最大操舵角、ハンドル２３の最大揺動角度および最大揺動角度時の走行部３の応答、並びにアクセルレバー２４の最大回転角度および最大回転角度時の走行部３の応答が、図５に示すように、予め設定されて記憶部１１に記憶される。なお、図５において破線で囲まれる設定項目は、作業者が操作表示部７を操作することで任意に変更可能である。

【0101】

先ず、手動モードと学習モードとで異なるモード別応答特性について説明する。手動モードと学習モードとは、ハンドル２３の揺動角度θｈの増加または減少に応じて、走行制御部４１が、前輪２０の操舵角θｄを増加または減少させる点で共通しているが、モード別応答特性として、前輪２０の操舵角θｄの増加または減少の程度が異なる。なお、全ての動作モードに共通して、ハンドル２３の揺動には所定の遊びが設けられていて、走行制御部４１は、ハンドル２３の揺動角度θｈが所定の最小動作角度（例えば、±５度）以下の場合には、前輪２０を操舵させずに、揺動角度θｈが最小動作角度を超えている場合に前輪２０を操舵させる。

【0102】

手動モードでは、学習走行清掃に不向きの清掃エリアや清掃エリアまでの移動領域、例えば、狭い通路や凹凸のある壁面に隣接した領域において、自律走行作業装置１を手動走行させる場合に有用である。そのため、手動モードでは、ハンドル２３の操作（揺動）に対する前輪２０の操舵の応答特性を機敏にして、換言すれば、ハンドル２３の揺動に対する前輪２０の操舵の追従性を高くし、できるだけ小さい回転半径で自律走行作業装置１を旋回させて取り回しをし易くすることが要求される。例えば、自律走行作業装置１を最も小回りさせる場合にその場旋回でピボット回転することが要求される。

【0103】

そこで、手動モードでは、前輪２０の操舵角θｄの範囲を最大操舵範囲まで広げて、例えば、走行操作部４のハンドル２３の揺動に対する前輪２０の最大操舵角を、図３（２）に示すように、自律走行作業装置１が転倒することなく、その場旋回が可能な所定の最小回転半径（例えば、０）で旋回する第１最大操舵角（例えば、±９０度）に設定する。即ち、ハンドル２３の操作に対する前輪２０の操舵の応答特性（モード別応答特性）として、手動モードでは、前輪２０の第１最大操舵角を自律走行作業装置１がその場旋回が可能な最小回転半径で旋回する角度に設定する。

【0104】

また、手動モードでは、モード別応答特性として、走行操作部４のハンドル２３が最大揺動角度の場合に対応して、走行制御部４１は前輪２０を第１最大操舵角に制御する。なお、ハンドル２３の最大揺動角度は、ハンドル２３が揺動する限界の角度、例えば、±４５度である。ハンドル２３が最大揺動角度に操作されるまでの間に、走行制御部４１は、前輪２０を第１最大操舵角に制御する。ハンドル２３を±４５度の揺動角度θｈに操作すると、前輪２０の操舵角θｄが±９０度に制御されて、自律走行作業装置１の回転半径が０になり、自律走行作業装置１は、一対の後輪２１の中間点をピボット回転中心として、その場旋回でピボット回転するように走行する。例えば、図３（２）に示すように、ハンドル２３を４５度左に切れば、前輪２０が９０度左に向くことになる。

【0105】

一方、学習モードでは、例えば、障害物や凹凸の少ない広い床面を有する清掃エリアにおいて、走行軌跡および清掃軌跡の重複を少なくしつつ清掃エリアを塗りつぶす走行経路を形成するように、学習走行を行わせることが好ましい。このような走行経路は、例えば、自律走行作業装置１をジグザグに往復走行させることで形成され、この往復走行では、自律走行作業装置１の回転半径を可能な限り小さくして、自律走行作業装置１を１８０度方向転換（旋回）させると、往復走行で自律走行作業装置１を１８０度旋回させるときに、自律走行作業装置１を一対の後輪２１の中間点をピボット回転中心として、その場旋回させることになり、往路と復路とが全て重複することになる。

【0106】

そこで、学習モードでは、往路と復路との重複を少なくするように、回転半径をその場旋回時よりも大きくし、例えば、一対の後輪２１の間の幅Ｗ程度に設定して自律走行作業装置１を１８０度旋回させ、即ち、前輪２０の操舵角θｄをその場旋回時よりも小さくする。そのため、学習モードでは、前輪２０の操舵角θｄの範囲を往復走行に好適な操舵範囲に設定し、前輪２０の最大操舵角を、手動モードの第１最大操舵角よりも小さい第２最大操舵角（例えば、±６０度）に設定する。即ち、ハンドル２３の操作に対する前輪２０の操舵の応答特性（モード別応答特性）として、学習モードでは、前輪２０の第２最大操舵角を手動モードの第１最大操舵角よりも小さい角度に設定する。

【0107】

なお、走行操作部４のハンドル２３が最大揺動角度の場合に前輪２０を第１最大操舵角に制御する構成では、前輪２０を第１最大操舵角より小さい第２最大操舵角に制御するために、ハンドル２３を最大揺動角度より小さい揺動角度θｈ（例えば、３０度～３５度）に調整しながら操作する必要がある。このようなハンドル２３の操作は、極めて熟練の必要な操作であって、作業者にとって手間が掛かる。

【0108】

そこで、学習モードでは、モード別応答特性として、図６（１）に示すように、走行操作部４のハンドル２３が最大揺動角度の場合に、走行制御部４１は前輪２０を第２最大操舵角に制御する。これにより、作業者は、ハンドル２３を最大揺動角度に切って、その状態を維持しながら自律走行作業装置１を走行させれば、図６（２）に示すように、自律走行作業装置１は、内輪側の後輪２１の中心をピボット回転中心として、一対の後輪２１の間の幅Ｗの回転半径で旋回し、往路に対する重複を少なくして復路を形成して走行することになる。このとき、往路と復路とは、内輪側の後輪２１に沿って走行軌跡が重複し、清掃軌跡（洗浄パッド３０の移動軌跡：作業軌跡）は、予め設定した重複幅だけ重複することになる。なお、重複幅は０に設定されてもよい。

【0109】

更に、学習モードでは、走行操作部４のハンドル２３の揺動角度θｈの変位（走行操作部４の入力ステップ）に対して、走行部３の前輪２０の操舵角θｄの変位（走行部３の応答出力状態）の特性（操舵変位特性）を、モード別応答特性として設定する。

【0110】

例えば、ハンドル２３の揺動角度θｈの所定の変位量に対する走行部３の操舵角θｄの変位の割合を、手動モードよりも学習モードにおいて小さくするように第１操舵変位特性を設定することができる。このとき、走行制御部４１は、比例定数を手動モードよりも学習モードにおいて小さく設定して、揺動角度θｈに比例するように操舵角θｄを制御する。

【0111】

第１操舵変位特性について、揺動角度θｈの変位（横軸）に対する操舵角θｄの変位（縦軸）のグラフと回転半径の変位（縦軸）のグラフを図７（１）に示す。図７（１）において、手動モードのグラフは実線で示し、学習モードのグラフは破線で示す。なお、操舵角θｄの変位のグラフは右肩上がりで示され、回転半径の変位のグラフは左肩下がりで示される。

【0112】

手動モードでは、揺動角度θｈが最小揺動角度から最大揺動角度まで変化する間に、操舵角θｄは、揺動角度θｈに比例して最小操舵角から第１最大操舵角まで変化する。

【0113】

これに対して、学習モードでは、手動モードと同様に、揺動角度θｈが最小揺動角度の場合に操舵角θｄが最小操舵角であり、操舵角θｄは揺動角度θｈに比例している。しかし、第１操舵変位特性では、手動モードに比べて操舵角θｄの変位の割合が小さいので、換言すれば、揺動角度θｈの変位に対する操舵角θｄの変位の追従性が低くなり、揺動角度θｈが最大揺動角度まで変化しても、操舵角θｄは、第１最大操舵角に到達することなく第２最大操舵角に留まる。

【0114】

このように、第１操舵変位特性では、学習モードにおいて走行操作部４の入力ステップに対する走行部３の応答出力が、手動モードの場合よりも小さく、ハンドル２３の揺動に対して前輪２０の操舵の追従性が低いため、ハンドル２３の微小な操作が前輪２０の操舵に与える影響が少なくなる。

【0115】

また、上記した第１操舵変位特性の他に、ハンドル２３の揺動角度θｈの所定の変位量に対する走行部３の操舵角θｄの変位の割合を、手動モードと学習モードとで同一すると共に、走行部３の操舵角θｄの上限を手動モードよりも学習モードで低くするように第２操舵変位特性を設定することができる。このとき、走行制御部４１は、比例定数を手動モードと学習モードとで同一に設定して、揺動角度θｈに比例するように操舵角θｄを制御すると共に、操舵角θｄの上限値を第２最大操舵角に設定する。

【0116】

第２操舵変位特性について、揺動角度θｈの変位（横軸）に対する操舵角θｄの変位（縦軸）のグラフと回転半径の変位（縦軸）のグラフを図７（２）に示す。図７（２）において、手動モードのグラフは実線で示し、学習モードのグラフは破線で示す。なお、操舵角θｄの変位のグラフは右肩上がりで示され、回転半径の変位のグラフは左肩下がりで示される。

【0117】

第２操舵変位特性では、操舵角θｄの変位の割合が手動モードと同じであり、換言すれば、揺動角度θｈの変位に対する操舵角θｄの変位の追従性が同じである。そのため、揺動角度θｈが最大揺動角度（例えば、±４５度）より低い所定の第１揺動角度閾値（例えば、±３０度）（第１操作量閾値）に達したときに、操舵角θｄが第２最大操舵角に達する。しかし、第２操舵変位特性では、操舵角θｄの上限を第１最大操舵角よりも低い第２最大操舵角に設定しているので、揺動角度θｈを第１揺動角度閾値と最大揺動角度との間で変化させても、操舵角θｄは第２最大操舵角に留まる。

【0118】

このように、第２操舵変位特性では、手動モードと学習モードとで、走行操作部４の入力ステップに対する走行部３の応答出力が変化しないので、その場旋回時よりも大きい曲率半径で走行部３を操舵する場合に、走行操作部４の操作性が変化しないため、作業者にとって自律走行作業装置１（走行操作部４）の取り扱いが容易になる。

【0119】

更に、学習モードでは、走行操作部４のハンドル２３の揺動角度θｈに応じて、走行部３の走行速度（前輪２０の回転速度）を制限する特性（速度制限特性）を、モード別応答特性として設定する。

【0120】

学習モードでは、上記したように、走行制御部４１は、走行操作部４のアクセルレバー２４のアクセルレバー２４の回転角度θａ（開度）に応じて、走行部３の走行速度を決定している。走行制御部４１は、走行部３の走行速度が過剰にならないように、走行部３の最高走行速度として所定の第１上限速度を予め設定して、走行部３が第１上限速度を超えて走行しないように制御する。

【0121】

しかし、走行部３の走行速度が比較的速く、例えば、最高走行速度に達するとき、走行部３の操舵角θｄが比較的大きく、例えば、第２最大操舵角に設定されていると、自律走行作業装置１の走行速度に起因する慣性力も大きくなる。この慣性力が大きくなり過ぎると、走行部３の走行に影響を与えることがある。例えば、この慣性力によって、自律走行作業装置１の回転半径が目標値よりも大きくなって走行経路の曲率が目標値よりも小さくなったり、自律走行作業装置１が転倒したりするおそれがある。

【0122】

そこで、学習モードでは、走行操作部４のハンドル２３が操作されると（図８のステップＳ１）、速度制限特性として、走行制御部４１は、ハンドル２３の揺動角度θｈが所定の第２揺動角度閾値（第２操作量閾値）以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ２）。

【0123】

そして、ハンドル２３の揺動角度θｈが第２揺動角度閾値未満である場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、走行部３の最高走行速度を予め設定された所定の第１上限速度に制限して（図８のステップＳ３）、アクセルレバー２４の回転角度θａに応じて走行部３の走行を制御する（図８のステップＳ４）。

【0124】

一方、ハンドル２３の揺動角度θｈが第２揺動角度閾値以上である場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、走行部３の最高走行速度を第１上限速度よりも低い第２上限速度（制限速度）に設定して（図８のステップＳ５）、アクセルレバー２４の回転角度θａに応じて走行部３の走行を制御する（ステップＳ４）。

【0125】

第２上限速度は、第１上限速度に対する割合で任意に設定可能であり、例えば、第１上限速度の５０％に設定される。なお、第２上限速度の設定手法は、上記した第１操舵変位特性と同様に、アクセルレバー２４の所定の変位量に対する走行部３の走行速度の変位の割合を、手動モードよりも学習モードにおいて小さくして行ってよい。あるいは、第２上限速度の設定手法は、上記した第２操舵変位特性と同様に、アクセルレバー２４の所定の変位量に対する走行部３の走行速度の変位の割合を、手動モードと学習モードとで同一すると共に、走行部３の走行速度の上限を手動モードよりも学習モードで低くして行ってよい。

【0126】

更に、学習モードでは、走行操作部４のハンドル２３の揺動角度θｈに応じて、清掃部５の清掃強度を制限する特性（清掃制限特性）を、モード別応答特性として設定する。

【0127】

上記の速度制限特性で説明したように、走行部３の走行速度が比較的速く、走行部３の操舵角θｄが比較的大きく設定されていると、自律走行作業装置１の走行速度に起因する慣性力も大きくなる。この慣性力が大きくなり過ぎると、清掃部５の清掃作業に影響を与えることがある。例えば、清掃部５の供給水ポンプ３４が床面に洗浄液を散布している場合、この慣性力によって、自律走行作業装置１の旋回時の清掃軌跡よりも外側に洗浄液が飛び出して、スキージ３５で回収できずに床面に残存するおそれがある。

【0128】

そこで、学習モードでは、清掃制限特性として、清掃制御部４２は、走行操作部４のハンドル２３の揺動角度θｈが所定の第３揺動角度閾値（第３操作量閾値）未満である場合、清掃部５の最大清掃強度を予め設定された所定の第１上限強度に設定する一方、ハンドル２３の揺動角度θｈが第３揺動角度閾値以上である場合、清掃部５の最大清掃強度を第１上限強度よりも弱い第２上限強度（制限強度）に設定する。後者の場合、走行制御部４１または制御部１０が、揺動角度θｈが第３揺動角度閾値以上の場合に、清掃制御部４２に対して清掃制限命令を送信し、清掃制御部４２が清掃制限命令に応じて清掃部５の清掃強度を設定すればよい。

【0129】

具体的には、清掃部５の清掃強度として、洗浄パッド３０の回転速度やパッド圧、供給水ポンプ３４の供給水量および吸引ブロア３８の吸引量を、清掃制限特性の第１上限強度および第２上限強度に設定する。例えば、供給水ポンプ３４の供給水量の最大水量を予め設定している場合、ハンドル２３の揺動角度θｈが第３揺動角度閾値未満である場合、供給水ポンプ３４の最大供給水量は、予め設定していた最大水量（第１最大水量）に第１上限強度として設定される。また、ハンドル２３の揺動角度θｈが第３揺動角度閾値以上である場合、供給水ポンプ３４の最大供給水量は、第１最大水量よりも弱い最大水量（第２最大水量）に第２上限強度として設定される。

【0130】

第２最大水量は、第１最大水量に対する割合で任意に設定可能であり、例えば、第１最大水量の５０％に設定される。これにより、自律走行作業装置１の旋回時に床面に供給される洗浄液を、清掃軌跡から飛び出さない水量に抑制し、洗浄液の残存を抑制することができる。清掃制限特性として、洗浄パッド３０の回転速度やパッド圧および吸引ブロア３８の吸引量についても、供給水ポンプ３４の供給水量と同様にして、第１上限強度および第２上限強度を設定することができる。なお、これらの清掃制限特性は、手動モードにおいて選択的に設定可能にしてもよい。

【0131】

次に、自動モードに特有のモード別応答特性（自動モード応答特性）について説明する。手動モードや学習モードでは、走行操作部４の操作量の変位に応じた応答特性として、走行制御部４１は、走行部３の操舵角θｄや走行速度または清掃部５の清掃強度を変位させるが、自動モードでは、このような応答特性を設定しない。自動モードでは、モード別応答特性として、走行操作部４の操作に応じて、手動モードおよび学習モードと異なる応答命令を出力する。

【0132】

具体的には、自動モードでは、走行操作部４が操作されると（図９のステップＳ１１）、自動モード応答特性として、走行制御部４１は、自動走行清掃が行われる間に、ハンドル２３の操作が緊急ハンドル操作であるか否か、例えば、ハンドル２３の揺動角度θｈが所定の停止揺動角度（例えば、±５度）以上であるか否かを判定する（図９のステップＳ１２）。

【0133】

そして、ハンドル２３の揺動角度θｈが所定の停止揺動角度以上である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、走行制御部４１は、緊急停止命令を制御部１０に送信する。制御部１０（あるいは、走行制御部４１および清掃制御部４２）は、緊急停止命令に応じて、自律走行作業装置１の各部の動作（特に、走行部３および清掃部５による自動走行清掃）を強制的に停止（制動）する（図９のステップＳ１３）。

【0134】

また、走行制御部４１は、ハンドル２３の揺動角度θｈが所定の停止揺動角度未満の場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、アクセルレバー２４の操作が緊急アクセル操作であるか否か、例えば、アクセルレバー２４の回転角度θａが所定の停止回転角度（例えば、±５度）以上であるか否かを判定する（図９のステップＳ１４）。

【0135】

そして、アクセルレバー２４の回転角度θａが所定の停止回転角度以上である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、走行制御部４１は、上記と同様にして、緊急停止命令を制御部１０に送信して、自律走行作業装置１の各部の動作を強制的に停止する（ステップＳ１３）。

【0136】

また、アクセルレバー２４の回転角度θａが所定の停止回転角度未満である場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、制御部１０は、緊急停止ボタン７ａが操作された場合に（図９のステップＳ１５：Ｙｅｓ）、自律走行作業装置１の各部の動作を強制的に停止する（ステップＳ１３）。緊急停止ボタン７ａが操作されなければ（ステップＳ１５：Ｎｏ）、自動清掃プランに基づいて自動走行を継続する（図９のステップＳ１６）。

【0137】

上述のように、本実施形態によれば、手動モード、学習モードおよび自動モードの何れかの動作モードで動作して走行および作業を行う自律走行作業装置１は、装置本体２と、装置本体２を走行させる走行部３と、装置本体２の走行経路上で作業を行う清掃部５（作業部）と、走行部３を操作するための手動操作を受け付ける走行操作部４と、走行操作部４の操作に応じて走行部３を制御する走行制御部４１と、を備える。そして、走行制御部４１は、走行操作部４の操作に対する応答特性として、動作モード毎に異なるモード別応答特性を設定することを特徴とする。

【0138】

このような構成により、本実施形態に係る自律走行作業装置１では、走行操作部４の操作に対して、各動作モードに適していて作業者の要求に対応する応答を行うことができ、自律走行作業装置１の利用および普及を促進することができる。なお、走行操作部４の操作に対して各動作モードに共通する応答を行う場合、動作モードによって、意図しない応答が行われ、期待しない動作を行うおそれがあるが、本実施形態によれば、このような不都合は生じない。

【0139】

また、本実施形態では、走行制御部４１は、ハンドル２３の揺動角度θｈ（走行操作部４の操作量）の増加または減少のそれぞれに応じて走行部３の操舵角θｄを増加または減少させるように構成されていて、モード別応答特性として、走行操作部４の操作に対する走行部３の最大操舵角を、手動モードと学習モードとでそれぞれ異なる第１最大操舵角と第２最大操舵角とに設定していて、第１最大操舵角を、手動モードにおいて走行部３がその場旋回が可能な所定の最小回転半径で旋回するような角度に設定し、第２最大操舵角を、第１最大操舵角よりも小さい角度に設定する。

【0140】

このような構成により、手動モードでは、走行部３の操舵角を第１最大操舵角にすることで、走行部３を最小回転半径で旋回させることができ、様々な形状の走行経路を走行させることができる。また、手動モードでは、走行部３の操舵角を第１最大操舵角にしたまま自律走行作業装置１を１８０度旋回させると自律走行作業装置１をその場旋回させることもできる。これに対して、学習モードでは、走行操作部４が必要以上に操作されても、走行部３の操舵角は第１最大操舵角よりも小さい第２最大操舵角に制限されるので、学習走行時に回転半径が必要以上に小さくなることが抑制され、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0141】

また、本実施形態では、走行制御部４１は、第２最大操舵角を、学習モードにおいて走行部３が第２最大操舵角で１８０度方向転換して往復走行する場合に、往路と復路とで所定の重複幅だけ重複して清掃部５の清掃軌跡（作業軌跡）を形成するような角度に設定する。

【0142】

このような構成により、学習モードの学習走行時には、走行部３が上限の第２最大操舵角になるように走行操作部４を操作することは作業者にとって容易であり、走行部３の操舵角を第２最大操舵角にしたまま自律走行作業装置１を１８０度旋回させる操作も作業者にとって容易である。このような操作によって、自律走行作業装置１の往復走行時に、清掃範囲（作業軌跡）の中抜けや過剰な重複がなくなるので、学習走行に適した走行経路を容易に得ることができ、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0143】

また、本実施形態では、走行制御部４１は、ハンドル２３の揺動角度θｈ（走行操作部４の操作量）の変位に対して、走行部３の操舵角θｄの変位の割合を、手動モードよりも学習モードにおいて小さくすると共に、学習モードにおいてハンドル２３の揺動角度θｈが最大揺動角度（最大操作量）に達したときに走行部３の操舵角θｄが第２最大操舵角になるように、走行部３を制御する。

【0144】

このような構成により、学習モードにおいてハンドル２３の揺動角度θｈの変位（走行操作部４の入力ステップ）に対する前輪２０の操舵角θｄの変位（走行部３の応答出力状態）が、手動モードの場合よりも小さく、ハンドル２３の揺動に対して前輪２０の操舵の追従性が低いため、ハンドル２３の微小な操作が前輪２０の操舵に与える影響が少なくなる。また、ハンドル２３を最大揺動角度に切った状態を維持して自律走行作業装置１を走行させれば、走行部３の操舵角θｄを第２最大操舵角に維持した状態で自律走行作業装置１を旋回させることができる。従って、学習走行に適した往復走行を容易な操作で実現することができる。

【0145】

また、本実施形態では、走行制御部４１は、ハンドル２３の揺動角度θｈの変位に対して、走行部３の操舵角θｄの変位の割合を、手動モードおよび学習モードにおいて同一になるように、走行部３を制御しつつ、走行部３の操舵角θｄの上限を手動モードよりも学習モードにおいて低く設定すると共に、学習モードにおいてハンドル２３の揺動角度θｈが最大揺動角度よりも低い所定の第１揺動角度閾値（第１操作量閾値）に達したときに走行部３の操舵角θｄが第２最大操舵角になるように、走行部３を制御する。

【0146】

このような構成により、手動モードと学習モードとで、走行操作部４の入力ステップに対する走行部３の応答出力が変化しないので、比較的大きい曲率半径で走行部３を操舵する場合に、走行操作部４の操作性が変化しないため、作業者にとって走行操作部４の取り扱いが容易になる。また、ハンドル２３を第１揺動角度閾値以上に切った状態を維持して自律走行作業装置１を走行させれば、走行部３の操舵角θｄを第２最大操舵角に維持した状態で自律走行作業装置１を旋回させることができる。従って、学習走行に適した往復走行を容易な操作で実現することができる。

【0147】

また、本実施形態では、走行制御部４１は、モード別応答特性として、学習モードにおいて、ハンドル２３の揺動角度θｈが、走行部３を第２最大操舵角で旋回させる所定の第２揺動角度閾値以上である場合、走行部３の最高走行速度を、予め設定された第１上限速度よりも低い第２上限速度（制限速度）に制限する。

【0148】

このような構成により、学習走行時に設定されていた走行速度に拘らず、走行部３を第２最大操舵角で旋回させる場合には、走行部３の最高走行速度が自動的に制限されるので、自律走行作業装置１に作用する慣性力を抑制することができる。そのため、作業者の勘や経験に頼ることなく、自律走行作業装置１の目標走行経路からのはみ出しや、自律走行作業装置１の転倒を抑制して、学習走行を自動的に安定化することができ、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0149】

また、本実施形態では、自律走行作業装置１は、清掃部５の清掃強度（作業強度）を制御する清掃制御部４２（作業制御部）を更に備える。清掃制御部４２は、モード別応答特性として、学習モードにおいて、ハンドル２３の揺動角度θｈが、走行部３を第２最大操舵角で旋回させる所定の第３揺動角度閾値以上である場合、清掃部５の最大清掃強度（最大作業強度）を、予め設定された第１上限強度よりも弱い第２上限強度（制限強度）に制限する。

【0150】

このような構成により、学習走行時に設定されていた清掃強度に拘らず、走行部３を第２最大操舵角で旋回させる場合には、清掃強度が自動的に制限されるので、自律走行作業装置１に作用する慣性力が清掃作業に及ぼす影響、例えば、洗浄液の飛び散り等を抑制することができる。そのため、自律走行作業装置１の学習走行の旋回時に、清掃作業を自動的に安定化することができ、作業者にとって取り扱いが容易になる。

【0151】

また、本実施形態では、走行制御部４１は、モード別応答特性として、自動モードでは、走行操作部４の操作に対して、手動モードおよび学習モードと異なる応答命令を出力する。

【0152】

このような構成により、自動モードでは、通常、走行操作部４の操作を受け付けないが、本実施形態では、走行操作部４の操作に応じて、自動モードに特有の応答を任意に設定することができる。

【0153】

また、本実施形態では、走行制御部４１は、自動モードでは、応答命令として、緊急停止命令を出力する。

【0154】

このような構成により、自動モードでは、緊急停止動作を操作するための手段を、緊急停止ボタン７ａ以外にもハンドル２３の操作やアクセルレバー２４の操作等、複数種類の手段を備えておくことができ、作業者にとって緊急停止時の取り扱いが容易となる。

【0155】

なお、上記した実施形態では、ハンドル２３の操作に対する前輪２０の操舵の応答特性が左右対称である一例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。

【0156】

ハンドル２３の操作に対する前輪２０の操舵の応答特性が左右対称である場合、ハンドル２３を左側に所定の揺動角度だけ操作した場合に、前輪２０が左側に操舵される操舵角θｄは、ハンドル２３を右側に同じ揺動角度だけ操作した場合に、前輪２０が右側に操舵される操舵角θｄと同じになる。即ち、左旋回時の回転半径と右旋回時の回転半径とが同じになる。

【0157】

ところで、上記した実施形態では、幅方向に並んだ一対の洗浄パッド３０は、幅方向の一方側にずらして配置されている。そこで、他の実施形態では、モード別応答特性として、学習モードにおいて、走行制御部４１は、左旋回時と右旋回時とでハンドル２３の操作に対する前輪２０の操舵の応答特性が異なるように走行部３を制御してもよい。

【0158】

例えば、一対の洗浄パッド３０が右側にずらして配置されている自律走行作業装置１が、右側の後輪２１の中心をピボット回転中心として１８０度右旋回すると、右側の洗浄パッド３０が右側の後輪２１の前方に配置されているので、右側の洗浄パッド３０の清掃軌跡は、往路と復路とで重複部分が多くなる。そこで、他の実施形態では、走行制御部４１は、右旋回時には、ピボット回転中心が右側の後輪２１よりも外側になって、左旋回時の回転半径Ｗよりも大きい回転半径Ｗ１で旋回するように、左旋回時の第２最大操舵角θＬよりも右旋回時の第２最大操舵角θＲを小さく設定する。

【0159】

走行制御部４１は、例えば、図１０に示すように、ハンドル２３の揺動角度θｈの所定の変位量に対する走行部３の操舵角θｄの変位の割合を、手動モードと学習モードとで同一にしていて、左旋回時の走行部３の操舵角θｄの上限を第２最大操舵角θｄＬに設定する一方、右旋回時の走行部３の操舵角θｄの上限を第２最大操舵角θｄＲに設定している。

【0160】

また、走行制御部４１は、左旋回時には、ハンドル２３の揺動角度θｈが揺動角度閾値θｈＬ（例えば、－３０度）以上の場合に、操舵角θｄを第２最大操舵角θｄＬに制限する一方、右旋回時には、ハンドル２３の揺動角度θｈが揺動角度閾値θｈＲ（例えば、－２７度）以上の場合に、操舵角θｄを第２最大操舵角θｄＲに制限する。

【0161】

これにより、ハンドル２３の揺動角度θｈを揺動角度閾値θｈＲ以上にして右旋回を行うと、図１１に示すように、自律走行作業装置１は、右側の後輪２１よりも外側のピボット回転中心の周りに、左旋回時の回転半径Ｗよりも大きい回転半径Ｗ１で右旋回する。従って、往復走行を行う場合、左旋回時と右旋回時とで、それぞれに適した走行経路を形成して、それぞれに適した清掃軌跡を形成することができる。また、左旋回時と右旋回時とに拘らず、往路と復路との重複幅を一定にすることもできる。

【0162】

なお、上記した他の実施形態では、第２最大操舵角θｄＬおよび第２最大操舵角θｄＲの設定手法として、揺動角度θｈの変位量に対する操舵角θｄの変位の割合を、手動モードと学習モードとで同一にする一例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。他の例では、第２最大操舵角θｄＬおよび第２最大操舵角θｄＲの設定手法は、ハンドル２３の揺動角度θｈの所定の変位量に対する走行部３の操舵角θｄの変位の割合を、手動モードよりも学習モードにおいて小さくして行ってもよい。また、ハンドル２３の揺動角度θｈの所定の変位量に対する走行部３の操舵角θｄの変位の割合を、左旋回時よりも右旋回時において小さくして行ってもよい。

【0163】

また、上記した他の実施形態では、一対の洗浄パッド３０が右側にずらして配置されている自律走行作業装置１の一例について説明したが、本発明はこの例に限定されない、他の例では、一対の洗浄パッド３０は、左側にずらして配置されてもよく、この場合、走行制御部４１は、上記した他の実施形態の一例とは、左右を逆転させるように制御を行う。

【0164】

上記した実施形態では、清掃部５は、湿式の清掃機構で構成される例を説明したが、清掃部５は、この例に限定されず、乾式の清掃機構で構成されてもよい。

【0165】

上記した実施形態では、自律走行作業装置１の走行部３は、前輪２０（駆動輪）に備わる駆動モータ２０ａが前輪２０を回転駆動すると共に、操舵モータ２２ａを備えた操舵部２２が前輪２０を揺動させることで、自律走行作業装置１の走行速度や進行方向を決定しつつ、左右の後輪２１（従動輪）にそれぞれ備わる駆動エンコーダ２１ａのエンコーダ出力に基づいて、自律走行作業装置１の走行速度や進行方向をフィードバック制御する一例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。

【0166】

例えば、他の実施形態では、前輪２０に駆動モータ２０ａや操舵部２２を備えることなく、左右の後輪２１のそれぞれに他の駆動モータおよび駆動エンコーダ２１ａを備えて、左右の後輪２１を独立に駆動・制御して、自律走行作業装置１の走行速度や進行方向を決定するように構成してもよい。このような他の実施形態でも、上記した実施形態と同様に、動作モード毎に異なるモード別応答特性を設定することは可能である。更に、通常の乗用車のように、走行部３が前輪二輪と後輪二輪とを有していて、操舵と駆動とが適宜組み合わせて構成されていても、上記した実施形態と同様に、動作モード毎に異なるモード別応答特性を設定することは可能である。

【0167】

また、走行操作部４についても、ハンドル２３がステアリングホイール状の構造であって、最大揺動角度は３６０度以上の構成でもよく、アクセルレバー２４がアクセルペダルであってもよい。さらに、自動走行時にステアリングホイールが自動的に揺動する回転動作を再現する構成でもよい。

【0168】

以上説明した本発明に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。

【0169】

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う自律走行作業装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0170】

本発明は、事前に入力されたプログラムに従って、自律走行作業が可能な自律走行作業装置とそれと一体的に構成した業務用の自動床面洗浄・清掃装置等に好適に利用することができる。本発明は、この他にも、芝刈り機や田植え機、稲刈り機等の農作業用機器にも好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0171】

１ 自律走行作業装置
２ 装置本体
３ 走行部
４ 走行操作部
５ 清掃部（作業部）
６ 計測部
７ 操作表示部
７ａ 緊急停止ボタン
１０ 制御部
１１ 記憶部
２０ 前輪
２０ａ 駆動モータ
２１ 後輪
２１ａ 走行駆動エンコーダ
２２ 操舵部
２２ａ 操舵モータ
２２ｂ 操舵センサ
２３ ハンドル
２３ａ ハンドルセンサ
２４ アクセルレバー
２４ａ アクセルセンサ
３０ 洗浄パッド
３１ パッドモータ
３２ パッドシリンダ
３４ 供給水ポンプ
３８ 吸引ブロア
４０ 地図作成部
４１ 走行制御部
４２ 清掃制御部
４３ 清掃プラン作成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】