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公開番号2021026244
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019140604
出願日20190731
発明の名称自律走行作業装置
出願人アマノ株式会社
代理人個人,個人
主分類G05D 1/02 20200101AFI20210125BHJP(制御;調整)
要約【課題】操作者の手間をかけずに学習モードのやり直しを簡易に行い、操作者の意図する走行データおよび作業データを取得する。
【解決手段】
自律走行作業装置1は、装置本体2と、走行部3と、清掃部5と、学習走行清掃の走行データおよび清掃データを取得する学習制御部21と、走行データおよび清掃データからなる清掃プランを作成する清掃プラン作成部24と、清掃プランに基づいて走行部3および清掃部5の自律走行および自動清掃を行う再現制御部26と、逆再現制御部25とを備える。学習制御部21は、中断条件を満たす中断位置で学習走行清掃を中断し、逆再現制御部25は、この中断中に中断位置から再開位置までの走行データに基づいて装置本体2の逆再現走行を実行する。学習制御部21は、再開位置から中断位置までの走行データに代えて、再開した学習走行清掃で取得した走行データを記憶する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項1】
学習走行作業を実行して走行データおよび作業データを記憶する学習モードと、前記走行データおよび前記作業データに基づいて自動走行作業を実行する自動モードとを切り替え可能な自律走行作業装置であって、
装置本体と、
前記装置本体を作業エリア内で走行させる走行部と、
前記走行部が前記装置本体を走行させる走行経路上で作業を行う作業部と、
前記学習走行作業を実行する間、前記走行部の手動走行時の前記走行データおよび前記作業部の手動作業時の前記作業データを取得して記憶する学習制御部と、
前記学習走行作業を完了するとき、前記走行データおよび前記作業データからなる作業プランを作成するプラン作成部と、
前記自動走行作業を実行する間、前記作業プランの前記走行データおよび前記作業データに基づいて前記走行部および前記作業部を制御して自律走行および自動作業をそれぞれ行う再現制御部と、
前記走行部を制御して前記装置本体の逆再現走行を実行する逆再現制御部と、を備え、
前記学習制御部は、前記学習走行作業の実行中に、前記走行経路上の所定の中断位置で所定の中断条件を満たした場合に、前記学習走行作業を中断し、
前記逆再現制御部は、前記学習走行作業を中断している間、前記中断位置以前の前記走行データに基づいて前記装置本体の逆再現走行を実行し、
前記逆再現制御部が所定の再開位置で逆再現走行を完了した後、前記学習制御部は、前記学習走行作業を再開する場合、前記再開位置から前記中断位置までの前記走行データに代えて、再開した前記学習走行作業によって取得した前記走行データを記憶することを特徴とする自律走行作業装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記学習制御部は、操作者による前記学習走行作業の中断操作を前記中断条件と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】
前記学習制御部は、前記学習走行作業における走行エラーまたは作業エラーの検出を前記中断条件とし、前記学習走行作業を中断した後、前記逆再現走行を実行可能な逆再現モードを自動的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4】
前記学習制御部は、前記学習走行作業の実行中に、前記走行経路に沿った複数のステップで前記走行データおよび前記作業データを取得すると共に、前記ステップに関連付けて前記走行データおよび前記作業データを記憶し、
前記学習走行作業の実行中に、前記学習制御部が前記走行データおよび前記作業データを記憶した所定の前記ステップに関連付けて、セーブポイントを登録するセーブポイント登録部を備え、
前記逆再現制御部は、前記セーブポイントが前記再開位置となるように前記装置本体を逆再現走行させることを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の自律走行作業装置。
【請求項5】
前記セーブポイント登録部は、操作者による前記セーブポイントの登録操作を受け付けたときの該自律走行作業装置の位置に対応する前記ステップに関連付けて、前記セーブポイントを登録することを特徴とする請求項4に記載の自律走行作業装置。
【請求項6】
前記セーブポイント登録部は、前記学習走行作業における走行エラーまたは作業エラーの検出時の該自律走行作業装置の位置の直前の前記ステップに関連付けて、前記セーブポイントを登録することを特徴とする請求項4に記載の自律走行作業装置。
【請求項7】
前記セーブポイント登録部は、前記学習走行作業の実行中に、所定の登録禁止条件を満たす場合には、前記セーブポイントの登録を規制することを特徴とする請求項4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】
前記逆再現制御部は、操作者による前記走行部の操舵操作を規制して前記学習走行作業の中断時の該自律走行作業装置の向きを維持しつつ、操作者による前記走行部の前進操作または後退操作に応じて前記走行部を前進または後退させることを特徴とする請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載の自律走行作業装置。
【請求項9】
前記逆再現制御部は、前記中断位置以前の前記走行データを逆に辿る逆再現データを作成し、操作者による前記走行部の前進操作または後退操作に応じて前記走行部を前進または後退させると共に、前記逆再現データに応じて前記走行部を旋回させ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。
【請求項10】
前記逆再現制御部は、前記中断位置以前の前記走行データを逆に辿る逆再現データを作成し、該自律走行作業装置の向きを前記学習走行作業の中断時の向きから方向転換して逆向きにした後、操作者による前記走行部の前進操作または後退操作に応じて前記走行部を前進または後退させると共に、前記逆再現データに応じて前記走行部を旋回させ、更に、該自律走行作業装置の向きを再度方向転換して前記学習走行作業の中断時の向きに戻すことを特徴とする請求項1ないし請求項9の何れか1項に記載の自律走行作業装置。
【請求項11】
前記学習制御部は、前記学習走行作業における前記作業エラーを検出して前記学習走行作業を中断した後、前記学習走行作業を再開する場合には、前記作業エラーを回避するように自動的に前記作業部を制御することを特徴とする請求項3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、自律走行および自動作業を実行可能な自律走行作業装置に関する。
続きを表示(約 5,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来、自律走行作業装置は、作業者の操作に応じた手動走行および手動作業(手動清掃)を含む学習走行清掃を実行して走行データおよび作業データ(清掃データ)を取得して記憶する学習モードと、予め記憶した走行データおよび作業データに基づいて自律走行および自動作業を含む自動走行清掃を実行する自動モード(再現モード)とを切り替えるように構成される。自律走行作業装置は、例えば、産業用(業務用)の清掃ロボット(自律走行清掃装置)として構成されて、ショッピングモール等の商業施設の床面の清掃作業を行うために用いられる。
【0003】
例えば、特許文献1の自律走行台車(自律走行作業装置)は、操作者の操作により走行開始位置から走行終了位置まで走行した際の走行経路である予定走行経路を教示する教示走行モード(学習モード)と、予定走行経路を再現しながら自律的に走行する再現走行モード(自動モード)とを実行する。この自律走行台車は、教示走行モードの実行時に、走行開始位置から走行終了位置までに台車部が通過した走行環境における位置に関する情報であるサブゴール点を取得し、予定走行経路を表現する予定走行経路データをサブゴール点の集合体として記憶する。また、予定走行経路データに含まれる1のサブゴール点を注目サブゴール点とし、注目サブゴール点と、注目サブゴール点から見て予定走行経路データの前後に存在する所定の数のサブゴール点とにより形成される部分予定走行経路の、注目サブゴール点における曲率半径である注目曲率半径を算出する。そして、注目曲率半径が第1の値以下の場合に、注目曲率半径が第1の値より大きくなるように、サブゴール点を移動させる処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2015−060388号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のような従来の自律走行作業装置は、学習モードで記憶したサブゴール点の集合体(予定走行経路データ)によって表現される予定走行経路に急曲線が含まれていても、予定走行経路から外れることなく自律走行させるために、曲率半径が大きくなるようにサブゴール点を移動し、即ち、予定走行経路データを修正している。しかしながら、学習モードにおいて、急曲線となるような走行経路で自律走行作業装置を走行させるとき、操作者が自律走行作業装置の手動操作を制御することは困難である。
【0006】
例えば、学習モードにおいて自律走行作業装置を旋回させる際に、操作者がハンドルを必要以上に切りすぎてしまうことで、操作者の意図していた走行経路よりも急な曲線の経路を通って走行データを取得してしまう。そのため、操作者の意図通りに手動走行および手動作業を行うことができず、操作者の意図通りの走行データおよび作業データを取得できないおそれがある。更に、学習モードでの手動走行が、操作者の意図していた走行経路から外れたまま継続されると、作業エリアに適切に対応した走行経路の走行データを取得することが困難である。また、上記のような自律走行作業装置では、急曲線になった走行経路を修正することができても、他のパターンの誤った走行経路を修正することができない。
【0007】
学習モードでは、広大な作業エリアで手動操作によって走行および作業を行うので、誤操作を完全になくすことは困難である。しかしながら、従来の自律走行作業装置では、意図していた走行経路から途中で誤操作によって部分的に外れた場合でも、開始位置から学習モードの実行をやり直す必要が生じる。
【0008】
本発明は、上記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、操作者の手間をかけることなく、学習モードのやり直しを簡易に行い、操作者の意図する走行データおよび作業データを取得することができ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】
【0009】
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、学習走行作業を実行して走行データおよび作業データを記憶する学習モードと、前記走行データおよび前記作業データに基づいて自動走行作業を実行する自動モードとを切り替え可能な自律走行作業装置であって、装置本体と、前記装置本体を作業エリア内で走行させる走行部と、前記走行部が前記装置本体を走行させる走行経路上で作業を行う作業部と、前記学習走行作業を実行する間、前記走行部の手動走行時の前記走行データおよび前記作業部の手動作業時の前記作業データを取得して記憶する学習制御部と、前記学習走行作業を完了するとき、前記走行データおよび前記作業データからなる作業プランを作成するプラン作成部と、前記自動走行作業を実行する間、前記作業プランの前記走行データおよび前記作業データに基づいて前記走行部および前記作業部を制御して自律走行および自動作業をそれぞれ行う再現制御部と、前記走行部を制御して前記装置本体の逆再現走行を実行する逆再現制御部と、を備え、前記学習制御部は、前記学習走行作業の実行中に、前記走行経路上の所定の中断位置で所定の中断条件を満たした場合に、前記学習走行作業を中断し、前記逆再現制御部は、前記学習走行作業を中断している間、前記中断位置以前の前記走行データに基づいて前記装置本体の逆再現走行を実行し、前記逆再現制御部が所定の再開位置で逆再現走行を完了した後、前記学習制御部は、前記学習走行作業を再開する場合、前記再開位置から前記中断位置までの前記走行データに代えて、再開した前記学習走行作業によって取得した前記走行データを記憶することを特徴とする。
【0010】
本発明の第1の自律走行作業装置によれば、学習走行作業の途中で、操作者の意図に合わない走行データを取得してしまった場合には、簡易な手法で学習走行作業を部分的にやり直すことができ、学習走行作業を開始位置からやり直す必要がなく、操作者の手間を省くことができる。そのため、自律走行作業装置では、簡易な手法で、操作者の意図する走行データおよび作業データを適切に取得することができる。
【0011】
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、前記学習制御部は、操作者による前記学習走行作業の中断操作を前記中断条件としてよい。
【0012】
本発明の第2の自律走行作業装置によれば、操作者が学習走行作業のやり直しを所望する場合には、簡易な手法で学習走行作業を中断して、速やかに逆再現走行に移行することができる。
【0013】
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、前記学習制御部は、前記学習走行作業における走行エラーまたは作業エラーの検出を前記中断条件とし、前記学習走行作業を中断した後、前記逆再現走行を実行可能な逆再現モードを自動的に設定してよい
【0014】
本発明の第3の自律走行作業装置によれば、走行エラーや作業エラーを回避するために学習走行作業のやり直しが必要な場合には、操作者に手間をかけることなく学習走行作業を中断して、速やかに逆再現走行に移行することができる。
【0015】
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、前記学習制御部は、前記学習走行作業の実行中に、前記走行経路に沿った複数のステップで前記走行データおよび前記作業データを取得すると共に、前記ステップに関連付けて前記走行データおよび前記作業データを記憶し、該自律走行作業装置は、前記学習走行作業の実行中に、前記学習制御部が前記走行データおよび前記作業データを記憶した所定の前記ステップに関連付けて、セーブポイントを登録するセーブポイント登録部を備え、前記逆再現制御部は、前記セーブポイントが前記再開位置となるように前記装置本体を逆再現走行させるとよい。
【0016】
本発明の第4の自律走行作業装置によれば、学習走行作業を進める上で操作者に複数の選択肢がある箇所では、予めセーブポイントを登録しておくことにより、学習走行作業のやり直しによって選択肢を選択し直すことができる。これにより、操作者に手間をかけることなく、最適な走行経路を実現する学習走行作業を行うことができる。
【0017】
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、前記セーブポイント登録部は、操作者による前記セーブポイントの登録操作を受け付けたときの該自律走行作業装置の位置に対応する前記ステップに関連付けて、前記セーブポイントを登録してよい。
【0018】
本発明の第5の自律走行作業装置によれば、操作者に手間をかけることなく、簡易な手法でセーブポイントを登録することができ、セーブポイントの利用を促進することで、より最適な走行経路を実現する学習走行作業を行うことができる。
【0019】
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において、前記セーブポイント登録部は、前記学習走行作業における走行エラーまたは作業エラーの検出時の該自律走行作業装置の位置の直前の前記ステップに関連付けて、前記セーブポイントを登録してよい。
【0020】
本発明の第6の自律走行作業装置によれば、走行エラーや作業エラーを回避するために学習走行作業のやり直しが必要な場合には、操作者に手間をかけることなく、走行エラーや作業エラーの発生する前の位置にセーブポイントを設定するので、セーブポイントを利用することで、走行エラーや作業エラーが発生しない最適な走行経路を実現する学習走行作業を行うことができる。
【0021】
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、前記セーブポイント登録部は、前記学習走行作業の実行中に、所定の登録禁止条件を満たす場合には、セーブポイントの登録を規制してよい。
【0022】
本発明の第7の自律走行作業装置によれば、例えば、自律走行作業装置の周囲環境が、計測し難い環境であったり、自律走行作業装置が旋回走行や回避走行を行っていたり、操作によって走行動作や作業動作を変更していたりする場合には、自己位置を正確に推定できない可能性があるため、セーブポイントの登録を規制するとよい。これにより、操作者の意図から外れてセーブポイントが登録されることがないので、セーブポイントの利用上の不具合を抑制することができる。
【0023】
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、前記逆再現制御部は、操作者による前記走行部の操舵操作を規制して前記学習走行作業の中断時の該自律走行作業装置の向きを維持しつつ、操作者による前記走行部の前進操作または後退操作に応じて前記走行部を前進または後退させるとよい。
【0024】
本発明の第8の自律走行作業装置によれば、逆再現走行を行う中断位置から再開位置までの走行データに基づく走行経路が直線である場合に、より簡易に逆再現走行を行うことができる。
【0025】
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、前記逆再現制御部は、前記中断位置以前の前記走行データを逆に辿る逆再現データを作成し、操作者による前記走行部の前進操作または後退操作に応じて前記走行部を前進または後退させると共に、前記逆再現データに応じて前記走行部を旋回させるとよい。
【0026】
本発明の第9の自律走行作業装置によれば、逆再現走行を行う中断位置から再開位置までの走行データに基づく走行経路が長距離であったり、コーナーや分岐等に沿った曲線を含む場合、即ち、走行データの旋回速度が変化する場合に、操作者の手間をかけることなく、逆再現走行を行うことができる。
【0027】
上記課題を解決するために、本発明の第10の自律走行作業装置において、前記逆再現制御部は、前記中断位置以前の前記走行データを逆に辿る逆再現データを作成し、該自律走行作業装置の向きを前記学習走行作業の中断時の向きから方向転換して逆向きにした後、操作者による前記走行部の前進操作または後退操作に応じて前記走行部を前進または後退させると共に、前記逆再現データに応じて前記走行部を旋回させ、更に、該自律走行作業装置の向きを再度方向転換して前記学習走行作業の中断時の向きに戻すとよい。
【0028】
本発明の第10の自律走行作業装置によれば、自律走行作業装置1の前進によって逆再現走行を行うので、逆再現走行を操作する操作者の危険を低減することができる。また、中断位置から再開位置までの走行データに基づく走行経路が長距離であったり、コーナーや分岐等に沿った曲線を含む場合、即ち、走行データの旋回速度が変化する場合に、操作者の手間をかけることなく、逆再現走行を行うことができる。
【0029】
上記課題を解決するために、本発明の第11の自律走行作業装置は、前記学習制御部は、前記学習走行作業における前記作業エラーを検出して前記学習走行作業を中断した後、前記学習走行作業を再開する場合には、前記作業エラーを回避するように自動的に前記作業部を制御してよい。
【0030】
本発明の第11の自律走行作業装置によれば、作業エラーが繰り返し発生することを抑制することができる。
【発明の効果】
(【0031】以降は省略されています)

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