JP2012178162A

Autonomous coverage robot navigation system

Abstract

Problem to be solved.To move an autonomous mobile robot to an adjacent bounded area by a navigation beacon. A navigation beacon is a gateway configured to transmit gateway marking emissions by a navigation beacon located within a gateway between a first bounded domain and an adjacent second bounded domain. The autonomous coverage robot, which has a beacon emitter, has a beacon emission sensor (104, 106) that responds to beacon emissions and a cleaning mode that changes the direction of the robot in response to the detection of gateway marking emissions, making the robot first bounded. The drive system, including a drive system configured to move around the area, moves the robot through a gateway to a second bounded area in migration mode. [Selection diagram] Fig. 22

JP2012178162A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 50

Term

Projected expiry 2 April 2032.

  1. Priority
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37 claims: 11 independent, 26 dependent

  1. 1
    ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)であって、第1の有界領域(204)と、隣接する第2の有界領域(206)との間のゲートウェイ(210)内に配置された状態で、ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)を伝送するように配置されたゲートウェイビーコンエミッタ(152)を備えたナビゲーションビーコンと、 自律カバレッジロボット(100、212、302)であって、 前記ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)に対応するビーコンエミッションセンサ(104、106)と、 前記ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)の検出に応じて前記ロボットが方向を変える清掃モードにおいて、前記ロボットを前記第1の有界領域(204)周辺にて動かすよう構成された駆動システム(130、132)と、 を備える自律カバレッジロボットと、を備える、有界領域のための自律ロボットシステムであって、前記駆動システム(130、132)は、マイグレーションモードにおいて、前記ロボットを前記ゲートウェイ(210)を通って前記第2の有界領域(206)へと動かすようにも構成される、自律ロボットシステム。
  2. 2
    前記ロボットは、前記清掃モードにおいて前記ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)の検出に応じた前記ロボットが方向変更の際に、前記第1の有界領域(204)内に残り、かつ/または前記駆動システム(130、132)は、前記ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)の接触が所定の回数検出されるまで、前記ロボットを前記清掃モードで前記第1の有界領域周辺にて動かし、次いで自動的に前記マイグレーションモードを開始するように構成される、請求項1に記載のシステム。
  3. 3
    前記駆動システム(130、132)は、所定の時間間隔の間、前記ロボットを前記清掃モードで前記第1の有界領域(204)周辺にて動かし、前記時間間隔の終了時に自動的に前記マイグレーションモードを開始するように構成される、請求項1に記載のシステム。
  4. 4
    前記駆動システム(130、132)は、前記マイグレーションモードにおいて、前記ロボットを、前記ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)を横切って動かすように構成される、請求項3に記載のシステム。
  5. 5
    前記ロボットは、前記マイグレーションモードにおいて、前記ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)の伝送を中断させるために前記ビーコンに信号を送るトランスミッタをさらに備える、請求項1~3のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 6
    前記ゲートウェイマーキングエミッション(208、316)は赤外光を含み、かつ/または前記ビーコンエミッションセンサ(104、106)は赤外光の伝送を検出するように構成される、請求項1~5のいずれか一項に記載のシステム。
  7. 7
    前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)は、前記ゲートウェイ内に配置された状態で、方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を前記第1の有界領域に伝送するベクタリングビーコンエミッタをさらに備え、前記ロボット駆動システムは、前記マイグレーションモードにおいて前記ベクタリングエミッション(216、306)に遭遇したときに、前記ロボットを前記ビーコンに導くように構成される、請求項1~6のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 8
    前記マイグレーションモードにおいて、前記ロボットは、前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)の検出に応じて、前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)の位置を識別し、前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)によって規定されるエミッション経路(308)に関して、前記ロボットによって定められる駆動方向を整列させる、請求項7に記載のシステム。
  9. 9
    前記ロボットは、前記ゲートウェイに到達し横断するように、前記エミッション経路(308)に沿って前進する、請求項8に記載のシステム。
  10. 10
    前記ロボットは、前記清掃モード中に前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を停止させ、前記マイグレーションモード中に前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を作動させるように、前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)と無線で通信する、請求項7~9のいずれか一項に記載のシステム。
  11. 11
    前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)は、スケジュール情報を前記ロボットとやりとりするように構成される、請求項7~10のいずれか一項に記載のシステム。
  12. 12
    前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)は、クロスゲートウェイ方向に対して約45~90°の角度(216a)で、前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を伝送する、請求項7~11のいずれか一項に記載のシステム。
  13. 13
    前記ロボットは、前記マイグレーションモードを開始したときに、前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)の前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を遠隔で作動させ、前記ゲートウェイエミッション(208、316)を停止させ、かつ/または前記ロボットは、前記マイグレーションモードを終了したときに、前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)の前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を遠隔で停止させ、前記ゲートウェイエミッション(208、316)を作動させ、かつ/または前記ロボットは、無線周波数通信によって、前記ナビゲーションビーコンの前記エミッション(208、216、217、226、230、306、314、316)を遠隔で作動および停止させる、請求項7~12のいずれか一項に記載のシステム。
  14. 14
    前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)は、近接エミッション(214、232、310)をビーコン周辺に横方向に伝送し、前記ロボットは、前記近接エミッション(214、232、310)内での清掃およびマイグレーションを回避する、請求項1~13のいずれか一項に記載のシステム。
  15. 15
    前記有界領域(206)のうちの1つに位置するベースステーション(180、240)であって、 前記ロボットを適切にドッキングさせ得るドッキング方向を定めるベース(182)と、 前記ベース内に収容されたロボットの充電器と、 を備えるベースステーションをさらに備える、請求項1~14のいずれか一項に記載のシステム。
  16. 16
    前記ベースステーション(180、240)は、 前記ベース(182)上に載置され、近接ビームを前記ドッキングステーション(180)の周囲に横方向に投射するように構成された、無指向性ビームエミッタ(186)と、 前記ベース内に収容され、それぞれが、横方向に有界であり重複する信号ビームのエミッションのフィールド(246、248)をそれぞれ放射するように構成された2つのナビゲーション用フィールドエミッタ(192、194)と、をさらに備え、 前記放射されたフィールド(246)のうちの1つは、前記ドッキング方向と整列し、他の前記フィールド(248)と重複する横方向のフィールドエッジ(244)を規定する、請求項15に記載のシステム。
  17. 17
    前記ベースステーションの前記2つのナビゲーション用フィールドエミッタ(192、194)は、約6°の重なり角度(355)を形成するように配置され、それぞれのエミッタの開口部の角度(151、361)は、約20~30°であり、かつ/または前記ベースステーションの前記2つのナビゲーション用フィールドエミッタの前記エミッションのフィールド(246、248)は、赤外光を含む、請求項16に記載のシステム。
  18. 18
    前記ロボットは、前記ロボットが動かされる際に、床から細片を除去する床清掃システム(140)を含む、請求項1~17のいずれか一項に記載のシステム。
  19. 19
    有界領域間で自律カバレッジロボット(100、212、302)をナビゲートする方法において、 ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)を、隣接する第1および第2の有界領域(204、206)間のゲートウェイ(210)内に配置するステップであって、前記ビーコンが、前記ゲートウェイと交差してゲートウェイマーキングエミッション(208)を伝送するように構成されるステップと、 前記第1の有界領域内に前記カバレッジロボット(100,212,302)を配置するステップであって、前記ロボットは、清掃モードで前記第1の有界領域(204)を自律的に横断し、前記ゲートウェイ内で前記ゲートウェイマーキングエミッションに遭遇したときには、前記第1の有界領域(204)内に残り、それによって前記第2の領域(206)へのロボットのマイグレーションを回避するステップと、を含み、 前記第1の領域(204)内で清掃モードが終了したときに、前記ロボットは、自律的にマイグレーションモードを開始して、前記ゲートウェイ(210)を介して移動し、前記ビーコン(150、202、203、304)を通過して、前記第2の有界領域(206)に入る、方法。
  20. 20
    前記第2の領域内で前記マイグレーションモードが終了したときに、前記ロボット(100、212、302)は、前記第2の有界領域(206)内で自律的に前記清掃モードを開始する、および/または前記ロボットは、前記マイグレーションモードを開始したときに、前記ナビゲーションビーコン(150、202、304)の前記ゲートウェイマーキングエミッション(208)を遠隔で停止させ、前記マイグレーションモードを終了したときに、前記ゲートウェイマーキングエミッション(208)を作動させる、および/または前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)は、近接エミッション(214、232、310)を前記ビーコン周辺に横方向に伝送し、前記ロボットは、前記近接エミッション内での清掃およびマイグレーションを回避する、請求項19に記載の方法。
  21. 21
    前記ロボットは、前記マイグレーションモード中には、前記ゲートウェイエミッション(208)に応答しない、請求項19または請求項20に記載の方法。
  22. 22
    前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)は、前記ゲートウェイ(210)内に配置された状態で、方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を前記第1の有界領域(204)に伝送するように構成され、前記ロボットは、前記マイグレーションモードで前記ベクタリングエミッションを検出したときに、前記ビーコンの方へ駆動される、請求項19~21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 23
    前記マイグレーションモードで前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を検出するステップは、 前記ロボット(100、212、302)が、ロボットの駆動方向に整列された前記ロボット上の指向性受信器(106、218、318)によって、前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を検出するステップと、 前記ロボット(100、212、302)が、前記ロボットの駆動方向と前記方向付けられたベクタリングエミッションによって規定された経路(308)とを整列するステップと、を含む請求項22に記載の方法。
  24. 24
    前記ロボットが、前記ロボット上の前記指向性受信器(106、218、318)によって前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を検出するように動かされる前に、前記ロボット上の無指向性受信器(104、222、322)によって前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を検出するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
  25. 25
    前記ビーコン(150、202、203、304)を通過するステップは、 前記ロボット(100,212,302)が、前記エミッション経路(308)に沿って前記ビーコン(150、202、203、304)の方へ移動するステップと、 前記ロボットが、前記ビーコンによって放射されたビーコンのビーム周辺部(214、232、310)を検出するステップと、 前記ロボットが、前記ビーム周辺部(214、232、310)に沿って、前記ゲートウェイ(210)を通って前記第2の領域(206)に入るように移動するステップと、をさらに含む請求項23に記載の方法。
  26. 26
    前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)は、クロスゲートウェイ方向に対して約45~90°の角度(216a)で、前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を伝送する、および/または前記ロボット(100、212、302)は、前記マイグレーションモードを開始したときに、前記ナビゲーションビーコンの前記方向付けられたベクタリングエミッションを遠隔で作動させ、前記ゲートウェイエミッション(208)を停止させる、および/または前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)は、赤外光を含む、請求項22~25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 27
    前記ロボット(100、212、302)は、前記マイグレーションモードを終了したときに、前記ナビゲーションビーコン(150、202、203、304)の前記方向付けられたベクタリングエミッション(216、306)を遠隔で停止させ、前記ゲートウェイエミッション(208)を作動させる、および/または前記ロボットは、無線周波数通信によって、前記ナビゲーションビーコンの前記エミッション(214、216、208、217、306、316、310、314)を遠隔で作動および停止させる、請求項22~26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 28
    それぞれの伝送エミッション(214、216、208、217、306、316、310、314)は、一定期間のランダムオフセットの時分割多重によって区別される、請求項19~27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 29
    前記ロボットは、駆動方向を定め、 前記ロボットによって担持された無指向性受信器(104、222、322)と、 前記ロボットの前方部分に配置され、前記駆動方向から前記ロボットの前記前方部分に入射するエミッションに対応する指向性受信器(106、218、318)と、をさらに備え、 前記指向性受信器(106、218、318)は、 前記駆動方向と略整列された第1および第2の開口部(110、112)を規定する取り付けレセプタクル(108)と、 前記レセプタクル(108)内に収容され、前記第1および第2の開口部(110、112)を介してそれぞれ受信した前記エミッションに対応するようにそれぞれ配置された第1および第2の構成要素受信器(114、116)であって、それぞれが、前記エミッションに応えてそれぞれの信号を発生するように構成された構成要素受信器(114、116)と を備え、 前記ロボットの前記制御器(103)は、前記構成要素受信器(114、116)によって発生された前記信号に基づいて、前記駆動方向に関する前記エミッションの位置を判断するように構成される、請求項19~28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 30
    前記指向性受信器(106、218、318)の前記第1および第2の構成要素受信器(114、116)は、それらの間に約6°の重なり角(111)を形成するように配置され、かつ/または前記指向性受信器(106、218、318)の前記第1および第2の構成要素受信器(114、116)は、前記ロボットから約3~5メートル離れて配置されたエミッタを検出することができる、請求項29に記載の方法。
  31. 31
    前記指向性受信器(106、218、318)の前記第1および第2の構成要素受信器(114、116)は、それぞれの有界領域(204、206)にある間に、一点に焦点を合わせることができる、請求項29または請求項30に記載の方法。
  32. 32
    前記ナビゲーションビーコン(150)は、 クロスゲートウェイの方向を定める、前記ゲートウェイ(210)内に配置可能なベース(202、203、304)と、 前記ベース内に収容され、前記クロスゲートウェイの方向内で、ビーム(208、316)を放射するように配置された、ゲートウェイビームエミッタ(154)と、 前記ベース内に収容され、前記ベース(202、203、304)が前記ゲートウェイ(210)内に配置されたときに、それぞれの焦点ビーム(216、217、306、314)を放射するように配置された、第1および第2の指向性ビームエミッタ(156、158)と、 前記ベース内に配置され、近接ビーム(214、232、310)を前記ビーコンの周囲に横方向に投射するように構成された、無指向性ビームエミッタ(190)と、を備える請求項19~31のいずれか一項に記載の方法。
  33. 33
    前記第1および第2の指向性焦点ビーム(216、217、306、314)は、前記クロスゲートウェイ方向に対して約45~90°の角度(216a、217a)を形成する、請求項32に記載の方法。
  34. 34
    前記第2の領域内で前記マイグレーションモードが終了したときに、前記ロボットは、自律的にドッキングモードを開始して、前記第2の領域(206)内のベースステーション(180、240、340)の方へと動かされる、請求項19~33のいずれか一項に記載の方法。
  35. 35
    前記ベースステーション(180、240、340)は、 前記ロボット(100、212、302)を適切にドッキングさせることが可能なドッキング方向を定めるベース(181)と、 前記ベース内に収容されたロボットの充電器と、 前記ベース(181)上に載置され、近接ビームを前記ベースステーション(180、240、340)の周囲に横方向に投射するように構成された、無指向性ビームエミッタと、 前記ベース(181)内に収容され、それぞれが、横方向に有界であり重複する信号ビームのエミッションのフィールド(146、148、350、360)を放射するように構成された2つのナビゲーション用フィールドエミッタ(192、194)と、を備え、 前記放射されたフィールド(148、360)のうちの1つは、前記ドッキング方向と整列され、他の前記フィールド(146、350)と重なり合った横方向のフィールドエッジ(362)を規定し、 前記ロボット(100、212、302)は、前記ステーション(180、240、340)にドッキングするまで、前記ドッキング方向と整列された、重複するフィールド(146、148、350、360)の横方向のフィールドエッジ(362)に沿って検出および前進することによって、前記ベースステーション(180、240、340)の方へと動かされる、請求項34に記載の方法。
  36. 36
    前記ベースステーション(180、240、340)の前記2つのナビゲーション用フィールドエミッタ(192、194)は、約6°の重なり角(355)を形成するように配置され、それぞれのエミッタは、約20~30°の開口部の角度(351、361)を有する、および/または前記ベースステーションの前記2つのナビゲーション用フィールドエミッタ(192、194)の前記エミッションのフィールドは、赤外光を含む、請求項35に記載の方法。
  37. 37
    前記ロボット(100、212、302)は、 前記ロボット上の無指向性受信器(104、222、322)によって、前記ベースステーション(180、240、340)の前記エミッションを検出し、 少なくとも1つのフィールドエミッション(146、148、350、360)の外側横方向のフィールドエッジを検出するように動かされ、 前記1つのフィールドエミッションの前記外側横方向のフィールドエッジに沿って、前記重複するフィールド(146、148、350、360)の前記整列された横方向のフィールドエッジ(362)へ前進し、 前記整列された横方向のフィールドエッジ(362)を検出したときに、前記ステーションにドッキングするまで、前記整列された横方向のフィールドエッジ(362)に沿って前進する、請求項35または請求項36に記載の方法。
Independent claims37