本發(fā)明涉及限制機(jī)器人等自主移動裝置的移動的技術(shù)。

背景技術(shù)：

近來，根據(jù)用途而自主移動的自主移動裝置開始普及。例如，已知有為了清掃屋內(nèi)而自主移動的自主移動裝置。

在此，在專利文獻(xiàn)1中關(guān)于清掃用的自主移動裝置公開了如下技術(shù)，即，在本機(jī)底面具備墜落防止用傳感器，當(dāng)檢測不到臺面時，為了防止墜落而進(jìn)行行駛控制。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2015-128795號公報

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

但是，在像上述專利文獻(xiàn)1那樣在本機(jī)底面具備傳感器的情況下，僅停留于探測本機(jī)正下方是否為地板面(是否為沒有段差的平面)。因此，對于行駛于臺面的自主移動裝置，例如在臺面上放置有紙板等的情況下，存在自主移動裝置探測到紙板面并由于自重而墜落的情況。

也就是說，在物體間的邊界平坦的情況下，存在自主移動裝置墜落的危險性。因此，存在防止墜落的精度欠佳的問題。

因此，本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，提供一種以高精度防止墜落的自主移動裝置等。

用于解決課題的技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的自主移動裝置，具備：

移動單元，進(jìn)行使本機(jī)的位置變化的平行移動；以及

移動限制單元，在本機(jī)不在基準(zhǔn)面上的狀態(tài)下，且在滿足關(guān)于高度的給定的條件時，限制本機(jī)的所述平行移動。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠以高精度防止自主移動裝置的墜落。

附圖說明

圖1是示出實(shí)施方式涉及的自主移動裝置的外觀的圖。

圖2a是示出實(shí)施方式涉及的自主移動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2b是示出實(shí)施方式涉及的自主移動裝置與外部的服務(wù)器進(jìn)行通信的情況下的結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是示出臺面上的自主移動裝置進(jìn)行的無線通信的狀態(tài)的圖。

圖4是示出實(shí)施方式涉及的移動控制處理的流程圖的圖。

圖5是示出變形例涉及的自主移動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖6是示出變形例涉及的移動控制處理的流程圖的圖。

圖中，100、100’-自主移動裝置，10、50-控制部，11-獲取部，12-判定部，13-移動限制部，14-移動判定部，20-傳感器組，21-氣壓傳感器，22-加速度傳感器，23-障礙物探測傳感器，40-攝像機(jī)，41-驅(qū)動機(jī)構(gòu)，42-操作按鈕，43-無線通信部，44-電池，61-通信部，200-基準(zhǔn)氣壓傳感器，300-服務(wù)器。

具體實(shí)施方式

以下，參照圖1對本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的自主移動裝置的概要進(jìn)行說明。自主移動裝置100是根據(jù)用途自主移動的自主移動機(jī)器人。該自主移動的用途是指，例如，警備監(jiān)視用、屋內(nèi)清掃用、玩具用等。即，作為自主移動裝置(自主移動機(jī)器人)的形態(tài)，根據(jù)用途，有警備監(jiān)視用機(jī)器人、屋內(nèi)清掃用機(jī)器人、玩具用機(jī)器人等。這些各機(jī)器人的例子只不過是一個方式，只要是自主移動的機(jī)器人，就能夠應(yīng)用自主移動裝置。

在外觀上，自主移動裝置100具備攝像機(jī)40、驅(qū)動機(jī)構(gòu)41、障礙物探測傳感器23。

攝像機(jī)40是單鏡頭的攝像裝置。攝像機(jī)40例如以30fps獲取圖像(幀)。自主移動裝置100一邊基于攝像機(jī)40依次獲取的圖像實(shí)時地識別本機(jī)位置和周圍環(huán)境，一邊進(jìn)行自主移動。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)41是獨(dú)立兩輪驅(qū)動型，具備車輪和電機(jī)。自主移動裝置100通過兩個車輪的同一方向驅(qū)動進(jìn)行前后的平行移動(平移)，通過兩個車輪的反方向驅(qū)動進(jìn)行就地的旋轉(zhuǎn)(方向變更)。驅(qū)動機(jī)構(gòu)41是移動單元的一種。另外，平行移動是指，位置變化的移動。旋轉(zhuǎn)只是方向變化，位置并不變化，因此不是平行移動。

障礙物探測傳感器23是在行駛過程中探測障礙物的傳感器，例如是紅外線傳感器、超聲波傳感器。

如圖2a所示，自主移動裝置100除了外觀上的攝像機(jī)40、驅(qū)動機(jī)構(gòu)41、障礙物探測傳感器23以外，還具備控制部10、傳感器組20、操作按鈕42、無線通信部43、電池44。

控制部10由cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)、rom(readonlymemory：只讀存儲器)、ram(randomaccessmemory：隨機(jī)存取存儲器)等構(gòu)成?？刂撇?0通過執(zhí)行存儲在rom的程序(例如，后述的移動控制處理涉及的程序)，從而實(shí)現(xiàn)各部分(獲取部11、判定部12、移動限制部13)的功能。

傳感器組20除了障礙物傳感器23以外，還包括氣壓傳感器21和加速度傳感器22。氣壓傳感器21是利用壓敏元件來測定氣壓的傳感器。加速度傳感器22是測定xyz方向(3個軸)上的加速度的傳感器。這些氣壓傳感器21和加速度傳感器22用于求出距地板面的高度。關(guān)于氣壓傳感器，已實(shí)用化的有換算為高度能夠以大約3cm左右的精度進(jìn)行測定的器件。在此，地板面是指，高度相同且具有自主移動裝置100能夠充分行駛的程度的寬度的面，例如，也包括地面、臺面等。地板面(levelofthefloorsurface)是基準(zhǔn)面(datumlevel)的一種。

操作按鈕42是用于操作自主移動裝置100的按鈕，例如包括電源按鈕、模式切換按鈕等。

無線通信部43是包括用于與外部裝置進(jìn)行無線通信的天線的無線模塊。例如，無線通信部43是用于進(jìn)行基于藍(lán)牙(bluetooth，注冊商標(biāo))的近距離無線通信的無線模塊。

電池44是內(nèi)置于自主移動裝置100的充電電池。通過自主移動裝置100與充電站(基座)對接，從而對電池44進(jìn)行充電。

接著，對控制部10的功能進(jìn)行說明。

控制部10作為功能具備獲取部11(獲取單元)、判定部12(判定單元)、移動限制部13(移動限制單元)。

獲取部11獲取地板面與本機(jī)之間的高度差的值。具體地，獲取部11基于由氣壓傳感器21獲取的氣壓與由設(shè)置在地板面的基準(zhǔn)氣壓傳感器200獲取的基準(zhǔn)氣壓的氣壓差來獲取高度差。

如圖3所示，自主移動裝置100(的無線通信部43)通過無線通信接收基準(zhǔn)氣壓傳感器200獲取的表示地板面的氣壓的基準(zhǔn)氣壓的值。該基準(zhǔn)氣壓傳感器200可以與無線模塊一同單獨(dú)地設(shè)置在地板面，也可以與無線模塊一同內(nèi)置于充電站。獲取部11基于所接收的基準(zhǔn)氣壓的值與本機(jī)的氣壓傳感器21獲取的氣壓的值之差即氣壓差來獲取距地板面的高度差。

作為其它方法，獲取部11對由加速度傳感器22獲取的從地板面起的鉛垂方向(z方向)上的加速度進(jìn)行二重積分，從而獲取高度差。具體地，在鉛垂方向上施加了加速度時(例如，用戶拿起自主移動裝置100的情況等)，對該鉛垂方向上的加速度進(jìn)行二重積分得到的高度即為距地板面的高度差。

像這樣，獲取部11通過氣壓傳感器21或加速度傳感器22獲取與地板面的高度差的值。

判定部12判定由獲取部11獲取的高度差的值是否為給定值以上。例如，如果給定值為10cm，判定部12判定獲取部11獲取的高度差是否為10cm以上。

在判定部12判定為給定值以上的情況下，移動限制部13限制本機(jī)的移動。具體地，在判定部12判定為給定值以上的情況下，移動限制部13停止本機(jī)的平行移動。由此，自主移動裝置100只進(jìn)行就地的旋轉(zhuǎn)。

另一方面，在所述判定部12判定為小于所述給定值的情況下，移動限制部13不限制本機(jī)的平行移動和旋轉(zhuǎn)。由此，自主移動裝置100繼續(xù)與用途相應(yīng)的移動。

另外，也可以如圖2b所示，將控制部10的全部或一部分設(shè)置在自主移動裝置100的外部，并從外部控制自主移動裝置100。在圖2b所示的例子中，外部的服務(wù)器300具備控制部50和通信部61，在圖2a中自主移動裝置100的控制部10具備的獲取部11和判定部12由服務(wù)器300的控制部50具備。而且，自主移動裝置100的無線通信部43與服務(wù)器300的通信部61進(jìn)行通信。通過該通信，自主移動裝置100將傳感器組20獲取的值發(fā)送到服務(wù)器300，自主移動裝置100的移動限制部13基于經(jīng)由無線通信部43接收的服務(wù)器300的判定部12的判定結(jié)果，限制由驅(qū)動機(jī)構(gòu)41進(jìn)行的本機(jī)的平行移動。

接著，參照圖4對移動控制處理進(jìn)行說明。該移動控制處理在自主移動裝置100進(jìn)行自主移動的期間以給定間隔進(jìn)行。例如，以一秒間隔進(jìn)行移動控制處理。

首先，獲取部11獲取高度差的值(步驟s11)。該高度差使用氣壓傳感器21或加速度傳感器22中的任一者來獲取。

接著，判定部12判定高度差的值是否為給定值以上(步驟s12)。在此，如果高度差的值為給定值以上(步驟s12；是)，則移動限制部13停止平行移動(步驟s13)。另一方面，如果高度差的值小于給定值(步驟s12；否)，則移動限制部13不限制平行移動和旋轉(zhuǎn)(步驟s14)。

以上，根據(jù)該實(shí)施方式的自主移動裝置100，通過具備各部分(獲取部11、判定部12、移動限制部13)，從而在高度差為給定值以上的情況下，限制本機(jī)的移動。在該實(shí)施方式中，作為一個例子，停止平行移動。因此，即使在離地板面高的物體間的邊界平坦的情況(例如，在臺面放置有紙板那樣的情況)下，也能夠避免自主移動裝置100由于自重而墜落的情形。因此，能夠以高精度防止墜落。

此外，根據(jù)該實(shí)施方式，利用內(nèi)置的氣壓傳感器21與基準(zhǔn)氣壓傳感器200之間的相對的氣壓差來求出高度差。因此，與根據(jù)天氣而變動的絕對氣壓相比，能夠以更高精度求出高度差。此外，還能利用加速度傳感器22來求出高度差，因此在不能進(jìn)行無線通信等狀況下能夠使用加速度傳感器22等，從而能夠根據(jù)狀況分開使用。

此外，根據(jù)該實(shí)施方式，在判定部12判定為小于給定值的情況下，移動限制部13不限制本機(jī)的平行移動和旋轉(zhuǎn)。由此，能夠繼續(xù)與自主移動裝置100的用途對應(yīng)的移動。例如，如果自主移動裝置100是清掃機(jī)器人，則能夠繼續(xù)進(jìn)行清掃。

接著，考慮將自主移動裝置100拿到二層的情況。如果將內(nèi)置有基準(zhǔn)氣壓傳感器200的充電站也一同搬到二層，則彼此的相對高度沒有變化，因此無論在幾層的地板使用都沒有問題。但是，考慮在獨(dú)棟房屋的家中將自主移動裝置100拿到二層的情況時，在該情況下高度差當(dāng)然會變?yōu)榻o定值以上，從而會限制自主移動裝置100的移動。作為其對策，可以手動解除限制，或切換給定高度差，例如設(shè)置二層模式。

具體地，以不同的值準(zhǔn)備多個成為對移動加以限制的閾值的上述的給定值，并使得能夠進(jìn)行切換。然后，在一層模式中，例如將給定值切換為10cm，在二層模式中，例如將給定值切換為2m，像這樣根據(jù)樓層來切換給定值。由此，在將充電站設(shè)置在一層的狀態(tài)下，如果高度差為2m以上，則能夠?qū)ζ叫幸苿蛹右韵拗啤Ｔ摻o定值能夠適宜地進(jìn)行變更，也可以考慮二層的地板面(例如，如果二層的地板面位置為1.9m，則將給定值設(shè)定為2m等)來決定。

此外，可以通過對能夠在一定高度且大面積的二層的地板進(jìn)行移動的情況進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而使得從下次起即使將自主移動裝置100拿到二層也不限制移動。

以上，結(jié)束實(shí)施方式的說明，但是上述實(shí)施方式是一個例子，顯然，自主移動裝置100的結(jié)構(gòu)、移動控制處理的內(nèi)容等不限于在上述實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容。

在上述的實(shí)施方式中，如果高度差為給定值以上，則限制移動。但是，存在在斜坡等傾斜面移動的情況等即使高度差為給定值以上也不需要限制移動的情況。因此，在圖5的變形例涉及的自主移動裝置100’中，即使地板面與本機(jī)之間的高度差為給定值以上，在不需要限制移動的情況下，也不限制移動。具體地，自主移動裝置100’與自主移動裝置100的不同點(diǎn)在于，具備新增的移動判定部14的功能。以下，以該不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。

移動判定部14判定本機(jī)是否為移動過程中。具體地，移動判定部14根據(jù)構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)41的車輪有無旋轉(zhuǎn)來判定本機(jī)是否為移動過程中。關(guān)于有無旋轉(zhuǎn)，只要根據(jù)電機(jī)有無驅(qū)動、有無通過在車輪安裝編碼器得到的脈沖等來探測即可。一般來說，如果在探測到與地板面的高度差的時間點(diǎn)本機(jī)為移動過程中，則本機(jī)正在比地板面高的地點(diǎn)(例如，傾斜面等)行駛的可能性高。在該情況下沒有墜落的危險性，因此不限制移動。另一方面，如果在探測到與地板面的高度差的時間點(diǎn)本機(jī)沒有在移動，則是本機(jī)被用戶拿起的狀態(tài)或靜止地放置在臺等物體面上的可能性高。在該情況下有墜落的危險性，因此限制移動。

在此，參照圖6對變形例涉及的移動控制處理2進(jìn)行說明。在該移動控制處理2中，與移動控制處理的不同點(diǎn)在于，新增加了步驟s121。以下，以該不同的步驟s121為中心進(jìn)行說明。

在移動控制處理2中，在由判定部12判定高度差的值為給定值以上的情況下(步驟s12；是)，移動判定部14判定本機(jī)是否為移動過程中(步驟s121)。在由移動判定部14判定本機(jī)為移動過程中的情況下(步驟s121；是)，移動限制部13不限制平行移動和旋轉(zhuǎn)(步驟s14)。另一方面，在移動判定部14沒有判定本機(jī)為移動過程中的情況下(步驟s121；否)，移動限制部13停止平行移動(步驟s13)。

該移動控制處理2以給定間隔(例如，一秒間隔)進(jìn)行，因此能夠大致實(shí)時地監(jiān)視高度差的變化。例如，如果連續(xù)探測到高度差逐漸上升且在該期間本機(jī)為移動過程中，則可知正在傾斜面行駛，不加以移動限制。另一方面，如果高度差逐漸上升且在該期間本機(jī)沒在移動，則可知被用戶拿起等而置于距地板面高的位置，加以移動限制。

以上，根據(jù)變形例涉及的自主移動裝置100’，通過具備移動判定部14，從而即使本機(jī)與地板面之間的高度差為給定值以上，只要本機(jī)在移動過程中，則通常不限制移動(作為例子，平行移動和旋轉(zhuǎn))。由此，能夠避免在沒有墜落的危險的斜坡等傾斜面行駛的過程中被限制移動的情形。因此，不會不必要地限制移動，能夠只在有墜落的危險的情況下限制移動，因此能夠以更高精度防止墜落。

此外，雖然在上述的實(shí)施方式和變形例中通過氣壓傳感器21或加速度傳感器22來獲取地板面與本機(jī)之間的高度差，但是不限于此。例如，也可以通過gps(globalpositioningsystem：全球定位系統(tǒng))來確定本機(jī)的絕對高度，或者與氣壓傳感器一起使用來提高精度。

此外，雖然在上述的實(shí)施方式和變形例中，如果高度差為給定值以上，自主移動裝置100(100’)就限制移動，但不限于此。例如，也可以使得如果在給定的移動限制范圍內(nèi)(由表示下限的第一給定值和表示上限的第二給定值確定的移動限制范圍內(nèi))就限制移動。例如，也可以使得如果在10cm(第一給定值)～2m(第二給定值)等的移動限制范圍內(nèi)，就停止平行移動。這是因?yàn)?，在人手所能觸及的范圍內(nèi)，自主移動裝置100(100’)置于距地板面高的物體(例如，臺、架等)的可能性高，另一方面，在超過2m那樣的情況下，有可能被置于上層的地板面。像這樣，如果只在有墜落的危險性的范圍內(nèi)加以移動限制，就能以高精度防止墜落。

除此以外，上述移動限制范圍可以具有不重疊的多個不同的范圍。即，預(yù)先設(shè)定作為一層模式的第一移動限制范圍(例如，10cm～2m)、作為二層模式的第二移動限制范圍(例如，2.1m～4m)等多個不同的范圍。然后，判定部12判定獲取的高度差的值是否在多個不同的移動限制范圍中的任一個范圍內(nèi)。然后，在判定高度差的值在任一個移動限制范圍內(nèi)的情況(也就是說，在第一或第二移動限制范圍內(nèi)的情況)下，移動限制部13限制本機(jī)的平行移動，在判定高度差的值不在任一個移動限制范圍內(nèi)的情況(也就是說，不在第一和第二移動限制范圍內(nèi)的情況)下，不限制本機(jī)的平行移動。

像這樣，通過同時指定多個限制本機(jī)的移動的移動限制范圍，從而如果高度差在任一個范圍內(nèi)(如果在一層或二層的移動限制范圍內(nèi))，則加以移動限制，如果高度差不在任一個范圍內(nèi)(如果是一層或二層的地板面)，則不加以移動限制。由此，能夠同時以高精度加以多個樓層的移動限制，同時在多個樓層的各自的地板面行駛的過程中等則不加以移動限制，因此能夠以高精度防止各層的墜落。

此外，雖然在上述的實(shí)施方式和變形例中以自主移動裝置100(100’)的移動為平行移動和旋轉(zhuǎn)為前提進(jìn)行了說明，但是不限于此。例如，在自主移動裝置100(100’)為玩具的情況下，進(jìn)行與玩具的種類對應(yīng)的移動。即，如果高度差小于給定值，則繼續(xù)進(jìn)行與玩具的種類對應(yīng)的移動。例如，如果是玩具車，則繼續(xù)進(jìn)行自由行駛，如果是動物機(jī)器人，則繼續(xù)進(jìn)行模仿動物的運(yùn)動等。

此外，本發(fā)明的自主移動裝置100的各功能也能夠由通常的pc(personalcomputer：個人計算機(jī))等計算機(jī)實(shí)施。具體地，在上述實(shí)施方式中，設(shè)自主移動裝置100進(jìn)行的移動控制處理的程序預(yù)先存儲在控制部10的rom而進(jìn)行了說明。但是，也可以將程序保存在軟盤、cd-rom(compactdiscreadonlymemory：只讀式緊湊光盤)、dvd(digitalversatiledisc：數(shù)字多功能光盤)以及mo(magnetopticaldisc：磁光盤)等計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)來發(fā)布，并將該程序安裝在計算機(jī)，從而構(gòu)成能夠?qū)崿F(xiàn)上述的各功能的計算機(jī)。

以上，對本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限定于這樣的特定的實(shí)施方式，本發(fā)明包括權(quán)利要求書記載的發(fā)明及其均等的范圍。