はじめに
普段よく目にするロボット掃除機がどのような仕組みで動いているのか気になったので調べてみました。
今回はロボット掃除機の中でも有名な「ルンバ」について調べました。
仕組みの簡単な説明
ルンバの正面にはバンパーが付いており、その中に接触センサーが入っています。バンパーが壁などの障害物に当たると他に方向を変える指示が出るようになっています。また、本体の裏側にも様々なセンサーが付いており階段などの段差を感知し、落下を防いでいます。本体の充電が無くなってくるとセンサーでホームベースを探して自動で充電されます。
ロボット掃除機の基本的なアルゴリズム
人工知能＋パターン型（ルンバなど）
ロボット掃除機は部屋を掃除する際、「螺旋状に掃除する」「壁伝いに掃除する」「障害物や壁などにぶつかったら角度を変えてランダムに移動する」などといくつかの単純な発見的手法を用いて動作しています。しかし、それだと同じ場所を何度も行き来したり、全く通らない箇所が出てくる、ということが起きてしまいます。ですがルンバは、各部に取り付けられたセンサーで収集した情報を人工知能が判断することで、状況に応じた最適なコースを動くことができます。また、走行距離センサーの情報を基に掃除した箇所を判断するため、一般的なパターン型のみの機種に比べて偏りが少なく、複数の部屋や複雑な部屋にも対応することができます。
人工知能＋マッピング型（その他）
ルンバ以外のロボット掃除機にはマッピング型を利用したものもあります。マッピング型とは、センサーで収集した情報を基にマッピング(地図作成)を行い最短ルートを導き出します。レーザーや赤外線を照射して障害物や壁などの距離を測る方法や、内蔵カメラで天井や壁を撮影して現在位置と照合する方法などがあります。
この方法の場合、部屋の形状を地図化するため何度も同じルートを通ることはありません。なのでパターン型と比べると動きが効率的で良く思えますが、ロボット掃除機の弱点として吸引力の弱さが挙げられるので、掃除場所を一度しか通らないこの方法だとゴミを十分に取りきれないことが起きてしまいます。
最後に
ロボット掃除機の仕組みやどういったルートを通っているかなど、たくさん知ることが出来ました。また、ロボット掃除機にはまだまだ課題が多いのでこれからの進化が楽しみです。
参考サイト：
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AB%E3%83%B3%E3%83%90_(%E6%8E%83%E9%99%A4%E6%A9%9F)
https://www.itmedia.co.jp/lifestyle/articles/1411/11/news106.html