(57)【要約】【課題】掃除領域を網羅的に掃除する自律走行型掃除機を提供する。【解決手段】各種構成要素（図示せず）を収容するボディ２０と、ごみを吸引する吸引ユニット６０と、ボディ２０を走行駆動する駆動ユニット３０と、吸引ユニット６０、駆動ユニット３０などを制御する制御ユニット７０と、環境地図を取得する地図情報取得ユニット（図示せず）を備え、制御ユニット７０は、環境地図上の自己位置情報に基づいて、ボディ２０の走行ルートの間隔を変えるように駆動ユニット３０を制御するもので、例えば、ボディ２０が外周壁（図示せず）から離れるに従い自己位置情報の精度が低下したときに走行ルート間の間隔を狭めるようにすれば、清掃領域を網羅して確実に清掃する事ができ、掃除残しを防ぐ事が出来る。【選択図】図２
2020009338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種構成要素を収容するボディと、ごみを吸引する吸引ユニットと、前記ボディを走行駆動する駆動ユニットと、前記吸引ユニット、前記駆動ユニットなどを制御する制御ユニットと、環境地図を取得する地図情報取得ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記環境地図上の自己位置情報に基づいて、前記ボディの走行ルートの間隔を変えるように前記駆動ユニットを制御することを特徴とする自律走行型掃除機。
【請求項２】
各種構成要素を収容するボディと、ごみを吸引する吸引ユニットと、前記ボディを走行駆動する駆動ユニットと、前記吸引ユニット、前記駆動ユニットなどを制御する制御ユニットと、環境地図を取得する地図情報取得ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記環境地図上の自己位置情報に基づいて、前記ボディの走行速度を変えるように前記駆動ユニットを制御することを特徴とする自律走行型掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律して走行することにより清掃対象領域の床面を清掃する自律走行型掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の自律走行型掃除機としては、自律して走行することにより清掃対象領域の床面を清掃するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載された従来の自律走行型掃除機では、環境地図を取得可能な地図情報取得ユニットを有し、その地図情報取得ユニットがＳＬＡＭ等の技術で環境地図を作成し、作成した環境地図を元に走行ルートを設定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−０１５３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の自律走行型掃除機は、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）等の技術で計算される自己位置の信頼性を考慮することなく、走行ルートを設定していた。
【０００６】
その為、自己位置の信頼性の低い場所においては、設定された走行ルートと実際の自律走行型掃除機の位置が離れる事によって、掃除領域を網羅できずに掃除残しが発生するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決し、掃除領域を網羅的に掃除することが可能な自律走行型掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために本発明の自律走行型掃除機は、各種構成要素を収容するボディと、ごみを吸引する吸引ユニットと、前記ボディを走行駆動する駆動ユニットと、前記吸引ユニット、前記駆動ユニットなどを制御する制御ユニットと、環境地図を取得する地図情報取得ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記環境地図上の自己位置情報に基づいて、前記ボディの走行ルートの間隔を変えるように前記駆動ユニットを制御するもので、例えば、ボディが外周壁から離れるに従い自己位置情報の精度が低下したときに走行ルートの間隔を狭めるようにすれば、清掃領域を網羅して確実に清掃する事ができ、掃除残しを防ぐ事が出来る。
【０００９】
また本発明の自律走行型掃除機は、各種構成要素を収容するボディと、ごみを吸引する吸引ユニットと、前記ボディを走行駆動する駆動ユニットと、前記吸引ユニット、前記駆動ユニットなどを制御する制御ユニットと、環境地図を取得する地図情報取得ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記環境地図上の自己位置情報に基づいて、前記ボディの走行速度を変えるように前記駆動ユニットを制御するもので、例えば、ボディが外周壁から離れるに従い自己位置情報の精度が低下したときにボディの走行速度を遅くするようにすれば、清掃領域を網羅して確実に清掃する事ができ、掃除残しを防ぐ事が出来る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の自律走行型掃除機は、掃除領域を網羅的に掃除して、掃除残しを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における自律走行型掃除機の平面図
【図２】同自律走行型掃除機の底面図
【図３】図１のＤ３−Ｄ３断面模式図
【図４】同自律走行型掃除機を構成する各種の要素の電気的な接続関係を示すブロック図
【図５】同自律走行型掃除機により清掃される対象領域の一例を示す透視図
【図６】環境地図と関連付けられた走行ルートの一例を示す図
【図７】環境地図と関連付けられた走行ルートの他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、各種構成要素を収容するボディと、ごみを吸引する吸引ユニットと、前記ボディを走行駆動する駆動ユニットと、前記吸引ユニット、前記駆動ユニットなどを制御する制御ユニットと、環境地図を取得する地図情報取得ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記環境地図上の自己位置情報に基づいて、前記ボディの走行ルートの間隔を変えるように前記駆動ユニットを制御するもので、例えば、ボディが外周壁から離れるに従い自己位置情報の精度が低下したときに走行ルートの間隔を狭めるようにすれば、清掃領域を網羅して確実に清掃する事ができ、掃除残しを防ぐ事が出来る。
【００１３】
第２の発明は、各種構成要素を収容するボディと、ごみを吸引する吸引ユニットと、前記ボディを走行駆動する駆動ユニットと、前記吸引ユニット、前記駆動ユニットなどを制御する制御ユニットと、環境地図を取得する地図情報取得ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記環境地図上の自己位置情報に基づいて、前記ボディの走行速度を変えるように前記駆動ユニットを制御するもので、例えば、ボディが外周壁から離れるに従い自己位置情報の精度が低下したときにボディの走行速度を遅くするようにすれば、清掃領域を網羅して確実に清掃する事ができ、掃除残しを防ぐ事が出来る。
【００１４】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における自律走行型掃除機の平面図、図２は、同自律走行型掃除機の底面図、図３は、図１のＤ３−Ｄ３断面模式図、図４は、同自律走行型掃除機を構成する各種の要素の電気的な接続関係を示すブロック図、図５は、同自律走行型掃除機により清掃される対象領域の一例を示す透視図、図６は、環境地図と関連付けられた走行ルートの一例を示す図、図７は、環境地図と関連付けられた走行ルートの他の例を示す図である。
【００１６】
図１〜図６を用いて本実施の形態における自律走行型掃除機１０（以下では「掃除機１０」という）を備える掃除機システム１の構成について説明する。
【００１７】
掃除機システム１は、掃除機１０を備える（図４参照）。掃除機１０は、対象領域の一例である床面Ｆ（図６参照）上を自律的に走行し、床面Ｆに存在するごみを吸引するロボット型の掃除機である。
【００１８】
掃除機１０は、ボディ２０と、一対の駆動ユニット３０（図２参照）と、清掃ユニット４０（図２参照）と、ごみ箱ユニット５０と、吸引ユニット６０と、制御ユニット７０および、電源ユニット（図示略）を備えている。
【００１９】
ボディ２０の機能は、掃除機１０を構成する各種の要素を収容することである。駆動ユニット３０の機能は、ボディ２０を走行させることである。清掃ユニット４０の機能は、ボディ２０の下方のごみを掻き上げることである。
【００２０】
吸引ユニット６０の機能は、清掃ユニット４０により掻き上げられたごみをボディ２０内に吸引することである。ごみ箱ユニット５０の機能は、吸引ユニット６０により吸引されたごみを収容することである。制御ユニット７０の機能は各ユニット３０、４０、６０の動作を制御することである。
【００２１】
電源ユニットの機能は、各ユニット３０、４０、６０等に電力を供給することである。
【００２２】
ボディ２０は、例えば駆動ユニット３０の一部、清掃ユニット４０の一部、ごみ箱ユニット５０、吸引ユニット６０、制御ユニット７０および、電源ユニットを収容している。ボディ２０は、ハウジング２１および吸込口２２（図２参照）を含む。
【００２３】
吸込口２２は、ボディ２０の下方に存在するごみをボディ２０内に吸引できるようにハウジング２１の底面２１Ａに開口している（図２参照）。ボディ２０の平面形状の一例は、ルーローの三角形、その三角形とおおよそ同じ形状を有する多角形、または、これらの三角形あるいは多角形の頂部にＲが形成された形状である。
【００２４】
この形状は、ルーローの三角形が有する幾何学的な性質と同一または類似する性質をボディ２０に持たせることに寄与する。図１に示される例では、ボディ２０は、ルーローの三角形と実質的に同一の平面形状を有する。ボディ２０の平面形状は円形または円形に類似した形状であってもよい。
【００２５】
図２に示されるとおり、一対の駆動ユニット３０は、ボディ２０の幅方向の中心に対して右側に設けられる右側の駆動ユニット３０、および、ボディ２０の幅方向の中心に対して左側に設けられる左側の駆動ユニット３０を含む。駆動ユニット３０は、駆動輪３１、ハウジング３２および、走行用モータ３３を含む。
【００２６】
駆動輪３１は、軸（図示せず）と連結されるホイール（図示せず）および、ホイールの外周に取り付けられるタイヤ３１ａを含む。走行用モータ３３は、ハウジング３２内に収容され、駆動輪３１にトルクを伝達できるように駆動輪３１の軸と連結される。
【００２７】
走行用モータ３３が駆動することにより駆動輪３１がボディ２０に対して回転し、掃除機１０が床面Ｆ上を走行する。清掃ユニット４０は、メインブラシ４１およびブラシ駆動モータ４２（図４参照）を含む。メインブラシ４１の機能は、ボディ２０の下方に存在するごみを掻き上げることである。メインブラシ４１はボディ２０に対して回転できるように吸込口２２に設けられている。
【００２８】
メインブラシ４１は、吸込口２２の長手方向の寸法とおおよそ同じ長さを有する。ブラシ駆動モータ４２はボディ２０内に収容され、メインブラシ４１にトルクを伝達できるように複数のギア（図示略）を介してメインブラシ４１の軸（図示せず）と連結されている。
【００２９】
ブラシ駆動モータ４２が駆動することによりメインブラシ４１がボディ２０に対して回
転し、ボディ２０の下方に存在するごみが掻き上げられる。ごみ箱ユニット５０は、ボディ２０の前後方向において吸引ユニット６０の前方側に設けられている。
【００３０】
ボディ２０およびごみ箱ユニット５０は、ごみ箱ユニット５０が、ボディ２０に取り付けられた状態、および、ごみ箱ユニット５０がボディ２０から取り外された状態を任意に選択可能な着脱構造を有する。ごみ箱ユニット５０は、ダクト５１を介して吸込口２２と連通している（図３参照）。
【００３１】
吸引ユニット６０は、ごみ箱ユニット５０内の空気を吸引する電動ファン６１（図４参照）を含んでいる。電動ファン６１が駆動することによりメインブラシ４１により掻き上げられたごみがダクト５１を通過してごみ箱ユニット５０内に移動する。
【００３２】
制御ユニット７０は、電源ユニットと電気的に接続されている。制御ユニット７０は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のような半導体集積回路、および、フラッシュメモリのような不揮発性の半導体記憶素子等を含む。
【００３３】
制御ユニット７０は、操作パネルまたはリモコン等（いずれも図示略）の操作によって入力された条件に基づいて各ユニット３０、４０、６０の動作を制御する。
【００３４】
掃除機１０は、ボディ２０の後方を支持するキャスター２３をさらに備える。キャスター２３は、駆動輪３１の動作に追従して回転する。
【００３５】
図３に示されるとおり、掃除機１０は、地図情報取得ユニット８０、および、報知ユニット１００をさらに備えている。地図情報取得ユニット８０の機能は、ボディ２０周辺の環境地図ＥＭ（図６、図７参照）を取得することである。環境地図ＥＭは例えばＳＬＡＭ等の地図作成技術によって作成される。もちろん、決まった場所を常に掃除するなど清掃対象領域が予め決まっている場合、予め作成しておいた環境地図ＥＭを取得しても良い。
【００３６】
地図情報取得ユニット８０は、例えばレーザレンジファインダ（図示せず）である。地図情報取得ユニット８０はボディ２０の水平方向に開口している位置（例えば天面）に設けられる。地図情報取得ユニット８０は、例えば水平方向の全域にわたりレーザ光線を照射し、その反射光を受光する。
【００３７】
地図情報取得ユニット８０は、外周壁ＥＷ等の構造物に対して照射した光の量、その方向、受光した光の量、その方向、および、照射してから受光するまでの時間等に基づいて、掃除機１０から外周壁ＥＷ等の構造物までの距離を算出する。この距離は、外周壁ＥＷ等からの距離が遠くなる程精度が悪くなる特徴を持つ。
【００３８】
地図情報取得ユニット８０は、この算出した距離を使い、環境地図ＥＭ、環境地図ＥＭ上の自己位置を推定する。地図情報取得ユニット８０は、取得した環境地図ＥＭに関する情報を制御ユニット７０に出力する。
【００３９】
前記自己位置は、前記距離から推定する為、外周壁ＥＷ等からの距離が離れる程、測距精度が悪くなる特徴を持つ。この自己位置は、周期的に推定を行い続けることによって更新される。
【００４０】
掃除機１０は、さらに複数のセンサをさらに備える。複数のセンサは障害物検出センサ、複数の距離測定センサ、衝突検出センサ、および、複数の床面検出センサを含む（図示略）。
【００４１】
障害物検出センサの機能はボディ２０の前方に存在する障害物を検出することである。障害物検出センサの一例は超音波センサ（図示せず）である。距離測定センサの機能は、ボディ２０の周囲に存在する物体とボディ２０との距離を検出することである。距離測定センサの一例は赤外線センサ（図示せず）である。
【００４２】
衝突検出センサの機能は、ボディ２０が周囲の物体と衝突したことを検出することである。衝突検出センサの一例は接触式変位センサ（図示せず）である。
【００４３】
床面検出センサの機能はボディ２０と床面Ｆとの距離を検出することである。床面検出センサの一例は赤外線センサ（図示せず）である。
【００４４】
上記各種センサは検出した情報を含む信号を制御ユニット７０に出力する。複数のセンサは、ごみ検出センサ１１１をさらに含む。ごみ検出センサ１１１の機能はごみの大きさを検出することである。ごみ検出センサ１１１は、例えば吸込口２２とごみ箱ユニット５０とを連通するダクト５１に設けられ、ダクト５１を通過するごみの大きさを検出する。
【００４５】
ごみ検出センサ１１１の一例は赤外線センサ（図示せず）であり、発光部（図示せず）および受光部（図示せず）を含む。
【００４６】
ごみ検出センサ１１１は、検出したごみの大きさに関する情報を含む信号を制御ユニット７０に出力する。ごみ検出センサ１１１はダクト５１を流れるごみの量を検出してもよい。
【００４７】
図４は、掃除機１０を構成する各種の要素の電気的な接続関係を示す。制御ユニット７０は、地図情報取得ユニット８０が取得した環境地図ＥＭに基づいて走行ルートＴＲ（図７参照）を設定する。走行ルートＴＲは例えば対象領域の長手方向を往復するように設定されている。走行ルートＴＲは重畳しないように設定されることが好ましい。
【００４８】
図５、図６、図７を参照して、掃除機１０の動作設定に関する具体例について説明する。
【００４９】
図５に宿泊施設の廊下を示す。掃除機１０は、例えば対象領域として宿泊施設の廊下の床面Ｆを清掃する。宿泊施設の廊下は例えば複数の宿泊部屋のドアＤ、エレベータＥのドアＤ、および、曲がり角Ｔが存在する。
【００５０】
掃除機１０により床面Ｆが清掃される時間帯の一例は夜間である。掃除機１０は例えば作業者によって床面Ｆの初期位置に設置された後、清掃に関する各種の動作が設定する。
【００５１】
図５中の二点鎖線は初期位置においてレーザ光線が照射される部分を示している。図６、図７の二点鎖線は初期位置から照射されたレーザ光線が当たらず、地図情報取得ユニット８０が環境地図ＥＭとして取得できない部分を示している。なお、地図情報取得ユニット８０は取得した環境地図ＥＭに基づいて取得できない部分を推定して補填してもよい。
【００５２】
図６、図７に示されるとおり、制御ユニット７０は地図情報取得ユニット８０が取得した環境地図ＥＭに基づいて走行ルートＴＲ２〜ＴＲ５を設定する。走行ルートＴＲ２〜ＴＲ５は、例えば床面Ｆの長手方向における一方の隅から他方の隅までを往復するように設定される。
【００５３】
制御ユニット７０は、地図情報取得ユニット８０が取得した環境地図ＥＭに基づいて清掃領域Ｒ４を特定する。図６および図７の斜線部は、清掃領域Ｒ４を示している。
【００５４】
制御ユニット７０は、前記の地図情報取得ユニット８０が推定した環境地図ＥＭ上の自己位置を利用して、掃除機１０が走行ルートＴＲ２〜ＴＲ５上を走行する様に制御する（図６、図７を参照）。
【００５５】
前記の様に、地図情報取得ユニット８０の推定する自己位置は、外周壁から遠ざかる程精度が悪くなる。その為、制御ユニット７０が走行ルートＴＲ２〜ＴＲ５上を走行する様に制御していても、外周壁から遠ざかる程、実際の掃除機１０は走行ルートＴＲ２〜ＴＲ５上を外れて走行する可能性が高まる。走行ルートＴＲ２〜ＴＲ５を外れると、清掃領域Ｒ４を網羅して走行できず、掃除残しをする可能性が高まる。
【００５６】
図６に示す走行ルートＴＲ２は、制御ユニット７０が外周壁から遠ざかる程折り返し幅を狭める様に設定したものである。走行ルートＴＲ２は、Ｗ１よりＷ２の間隔を狭く、Ｗ２よりＷ３、Ｗ３よりＷ４の間隔を狭くなる様に設定されている。また、折り返し中に外周壁に近づく場合は、折り返し幅を広げる様に設定する。つまり走行ルートＴＲ２は、Ｗ５よりＷ６の間隔が広く、Ｗ６よりＷ７、Ｗ７よりＷ８の間隔を広くなる様に設定したものである。その為、走行ルートＴＲ２を外れた場合においても、清掃領域を網羅して清掃する事ができ、掃除残しを防ぐ事が出来る。
【００５７】
一方で、図７に示す走行ルートＴＲ３〜ＴＲ５は、制御ユニット７０が、外周壁から遠ざかる程走行速度を遅く設定したものである。走行ルートＴＲ３より、走行ルートＴＲ４の速度を遅く設定し、走行ルートＴＲ４より走行ルートＴＲ５を遅く設定したものである。前記の様に、地図情報取得ユニット８０の推定する自己位置は周期的に推定されている。
【００５８】
したがって、走行速度を遅くするほど単位時間当たりの自己位置の推定回数が増加する。その結果、自己位置推定の精度が高まる。また、走行速度が遅く設定されることにより、単位時間あたりの走行距離が短くなり、走行ルートを外れる距離が小さくなる。その結果、清掃領域を網羅して清掃する事ができ、掃除残しを防ぐ事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る自律走行型掃除機は、掃除領域を網羅的に掃除することができるもので、家庭用および業務用をはじめとする各種の自律走行型掃除機に適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１  掃除機システム
１０  自律走行型掃除機（掃除機）
２０  ボディ
２１、３２  ハウジング
２１Ａ  底面
２２  吸込口
２３  キャスター
３０  駆動ユニット
３１  駆動輪
３１ａ  タイヤ
３３  走行用モータ
４０  清掃ユニット
４１  メインブラシ
４２  ブラシ駆動モータ
５０  ごみ箱ユニット
５１  ダクト
６０  吸引ユニット
６１  電動ファン
７０  制御ユニット
８０  地図情報取得ユニット
１００  報知ユニット
１１１  ごみ検出センサ
Ｄ  ドア
Ｅ  エレベータ
ＥＷ  外周壁
ＥＭ  環境地図
Ｆ  床面
Ｒ４  清掃領域
Ｔ  曲がり角
ＴＲ、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４、ＴＲ５  走行ルート
【図１】
2020009338.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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