(57)【要約】【課題】周囲にある対象物に関する周囲情報を精度よく取得することができる自走式掃除機を提供。【解決手段】自走式掃除機（１）は、掃除機本体（２）と、掃除機本体（２）から遠方に存在する対象物を検出する前方センサ（３１）と、掃除機本体（２）の近傍に存在する対象物を検出する接触式センサ（３２）と、を備える。制御部（５）は、前方センサ（３１）が検出した遠方情報および接触式センサ（３２）が検出した近辺情報に基づき、掃除機本体（２）の周囲の対象物に関する周囲情報を生成する周囲情報生成部（４５）を有して構成される。【選択図】図８
2019073590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、
床面の埃等を吸い込む清掃手段を有する掃除機本体と、
前記掃除機本体から遠方に存在する対象物を検出する遠方センサと、
前記掃除機本体の近傍に存在する対象物を検出する近辺センサと、
前記遠方センサおよび前記近辺センサを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記遠方センサが検出した遠方情報および前記近辺センサが検出した近辺情報に基づき、前記掃除機本体の周囲の対象物に関する周囲情報を生成する周囲情報生成部を有して構成されることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
請求項１に記載された自走式掃除機において、
前記遠方センサは、前記掃除機本体から所定方向に存在する対象物までの距離を測定する距離センサであって、前記所定方向と交差する鉛直面上に配列された複数の測定点において前記対象物までの距離を測定し、
前記近辺センサは、前記所定方向の前記対象物に接触したことを検出する接触式センサであり、
前記距離センサは、前記接触式センサの一部に設けられていることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
請求項２に記載された自走式掃除機において、
前記接触式センサは、前記掃除機本体における前記所定方向の周面の一部を構成する透光部材を有し、
前記距離センサは、光を出射する発光部と、前記対象物に反射した反射光を受光する受光部と、を有し、前記発光部および前記受光部が前記透光部材の内側に設けられていることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された自走式掃除機において、
前記周囲情報生成部は、前記遠方情報および前記近辺情報に基づいて前記掃除機本体の周囲に対象物が存在するか否かの周囲情報を生成することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された自走式掃除機において、
前記周囲情報生成部は、前記遠方情報に基づいて前記対象物の形状情報を生成し、
前記制御手段は、前記形状情報に基づいて前記掃除機本体の走行を制御する走行制御部を有することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された自走式掃除機において、
前記制御手段は、
清掃対象空間に応じた複数の走行スケジュールを記憶した記憶部と、
前記周囲情報に基づいて清掃対象空間を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて前記走行スケジュールを選択する選択部と、
を有することを特徴とする自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、床面を清掃するための自走式掃除機（掃除ロボット）として、掃除機本体を走行させるための走行手段と、掃除機本体の下面に設けられて床面の塵等を吸い込む主清掃手段と、掃除機本体の前方を撮像する一対のカメラと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。さらに、自走式掃除機は、カメラで撮像した画像に基づいて前方の物体（対象物）までの距離を計算して距離画像を生成する画像生成部と、生成した距離画像中の物体が障害物であるか否かを判定する判定部と、判定部による障害物判定に基づいて掃除領域のマップを生成するマップ生成部と、を備え、生成したマップに基づいて掃除領域内を自律走行しつつ、障害物を回避しながら掃除を実施するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の自走式掃除機では、カメラで撮像した画像に基づいて対象物の距離画像を生成するものの、生成される距離画像がカメラの光学特性や距離特性（被写界深度）に依存することから、掃除機本体の前方や周囲に存在する対象物の情報（周囲情報）を精度よく取得することが難しい。すなわち、被写界深度を深くして広い距離範囲の対象物を撮像しようとすると、各対象物までの距離の検出精度が低下し、被写界深度を浅くして対象物までの距離の検出精度を高めようとすると、検出できる距離範囲が狭くなってしまい、いずれにしても取得する周囲情報の精度が高めにくいという問題がある。【０００５】
本発明の目的は、周囲にある対象物に関する周囲情報を精度よく取得することができる自走式掃除機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自走式掃除機は、床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、床面の埃等を吸い込む清掃手段を有する掃除機本体と、前記掃除機本体から遠方に存在する対象物を検出する遠方センサと、前記掃除機本体の近傍に存在する対象物を検出する近辺センサと、前記遠方センサおよび前記近辺センサを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記遠方センサが検出した遠方情報および前記近辺センサが検出した近辺情報に基づき、前記掃除機本体の周囲の対象物に関する周囲情報を生成する周囲情報生成部を有して構成されることを特徴とする。【０００７】
このような本発明によれば、遠方センサが掃除機本体から遠方に存在する対象物を検出して遠方情報を取得し、近辺センサが掃除機本体の近傍に存在する対象物を検出して近辺情報を取得するとともに、これらの遠方情報および近辺情報に基づいて周囲情報生成部が周囲情報を生成することで、掃除機本体の近傍から遠方まで検出範囲を拡張することができ、対象物の検出精度を向上させることができる。【０００８】
本発明では、前記遠方センサは、前記掃除機本体から所定方向に存在する対象物までの距離を測定する距離センサであって、前記所定方向と交差する鉛直面上に配列された複数の測定点において前記対象物までの距離を測定し、前記近辺センサは、前記所定方向の前記対象物に接触したことを検出する接触式センサであり、前記距離センサは、前記接触式センサの一部に設けられていることが好ましい。【０００９】
このような構成によれば、遠方センサが距離センサであり、近辺センサが接触式センサであって、接触式センサの一部に距離センサが設けられていることで、距離センサの視野角の広さを確保することができる。すなわち、接触式センサは、対象物に接触するように掃除機本体の所定方向における周縁部に設置されることから、この接触式センサよりも所定方向前方には掃除機本体が存在せず、この所定方向に向かって距離センサの測定方向が設けられていることで、距離センサの視野が掃除機本体によって阻害されず、視野角を確保することができる。【００１０】
本発明では、前記接触式センサは、前記掃除機本体における前記所定方向の周面の一部を構成する透光部材を有し、前記距離センサは、光を出射する発光部と、前記対象物に反射した反射光を受光する受光部と、を有し、前記発光部および前記受光部が前記透光部材の内側に設けられていることが好ましい。【００１１】
このような構成によれば、接触式センサの透光部材が掃除機本体の周面の一部を構成し、距離センサの発光部および受光部が透光部材の内側に設けられていることで、発光部および受光部が掃除機本体の周面近傍に設置されることとなる。したがって、発光部からの出射光および対象物から受光部に戻ってくる反射光が掃除機本体を横切ることがなく、出射光および反射光によって対象物までの距離を適正に測定することができる。また、距離センサの発光部および受光部が透光部材の内側に設けられていることで、発光部および受光部が外部に露出せずに透光部材によって保護されるとともに、掃除機本体の周面に発光部や受光部のための孔を設ける場合と比較して、自走式掃除機の外観を良好にすることができる。【００１２】
本発明では、前記周囲情報生成部は、前記遠方情報および前記近辺情報に基づいて前記掃除機本体の周囲に対象物が存在するか否かの周囲情報を生成することが好ましい。【００１３】
このような構成によれば、周囲情報生成部は、遠方情報および近辺情報に基づいて対象物が存在するか否かの周囲情報を生成することで、前述したように検出範囲を拡張して対象物を精度よく検出することができ、未知の対象物が存在した場合にも確実に検出することができる。したがって、自走式掃除機は、清掃エリアのマップに従った自律清掃中において、掃除機本体の遠方や近傍に未知の対象物を検出した場合に、この対象物を含んだ周囲情報を周囲情報生成部が生成することで、周囲情報を更新して記憶することができ、この周囲情報に基づいて自律清掃を続行したり、マップを更新したりすることができる。【００１４】
本発明では、前記周囲情報生成部は、前記遠方情報に基づいて前記対象物の形状情報を生成し、前記制御手段は、前記形状情報に基づいて前記掃除機本体の走行を制御する走行制御部を有することが好ましい。【００１５】
このような構成によれば、遠方情報に基づいて周囲情報生成部が対象物の形状情報を生成し、この形状情報に基づいて走行制御部が掃除機本体の走行を制御することで、制御手段は、対象物の周囲に沿って走行したり、対象物を乗り越えたり、対象物の下に潜り込んだり、２つの対象物の間を通り抜けたりなど、対象物の形状に応じた走行経路を選択して清掃範囲を効率よく広げることができる。【００１６】
本発明では、前記制御手段は、清掃対象空間に応じた複数の走行スケジュールを記憶した記憶部と、前記周囲情報に基づいて清掃対象空間を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて前記走行スケジュールを選択する選択部と、を有することが好ましい。【００１７】
このような構成によれば、制御手段において、周囲情報に基づいて判定部が清掃対象空間を判定するとともに、判定部の判定結果に基づいて選択部が走行スケジュールを選択することで、清掃対象空間ごとに最適な走行スケジュールを選択することができ、清掃対象空間における清掃効率を向上させることができる。ここで、清掃対象空間としては、居間（リビングルーム）や食堂（ダイニングルーム）、寝室、廊下など、壁等で適宜な広さに仕切られた空間が例示できる。このような清掃対象空間では、家具や電化製品、設備器具、敷物などの設置物が設置されていることが一般的であり、このような設置物の設置状態に応じて適切な走行スケジュールが選択されることで、清掃効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る自走式掃除機を上方から見た斜視図
【図２】前記自走式掃除機を下方から見た斜視図
【図３】前記自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を上方から見た斜視図
【図４】前記自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を下方から見た斜視図
【図５】前記自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を示す正面図
【図６】前記自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を示す右側面図
【図７】前記自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を示す背面図
【図８】前記自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図
【図９】前記自走式掃除機の前部に設けられた接触式センサの部分断面図
【図１０】図９にＡ線で示す位置における前記接触式センサの部分断面図
【図１１】図９にＢ線で示す位置における前記接触式センサの部分断面図
【図１２】前記接触式センサおよび距離センサを示す斜視図
【図１３】前記接触式センサおよび距離センサを示す断面図
【図１４】前記接触式センサの一部を拡大して示す部分断面図
【図１５】前記接触式センサの一部を拡大して示す部分断面図
【図１６】前記接触式センサの一部を拡大して示す部分断面図
【図１７】前記接触式センサの一部を拡大して示す部分断面図
【図１８】前記接触式センサの一部を拡大して示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自走式掃除機を上方から見た斜視図であり、図２は、自走式掃除機を下方から見た斜視図である。図３は、自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を上方から見た斜視図であり、図４は、自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を下方から見た斜視図である。図５〜図７は、自走式掃除機における周囲清掃手段の突出状態を示す正面図、右側面図、背面図である。図８は、自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００２０】
自走式掃除機１は、床面に沿って走行しつつ床面を清掃する掃除ロボットであって、図１〜図８に示すように、掃除機本体２と、掃除機本体２の周囲を清掃するための周囲清掃手段３と、掃除機本体２の周囲の対象物を検知するための各種のセンサからなるセンサ部４と、掃除機本体２、周囲清掃手段３およびセンサ部４を駆動制御する制御手段としての制御部５（図８参照）と、を備えている。この自走式掃除機１は、制御部５に記憶された清掃対象空間ごとのマップや走行スケジュールに基づいて、自律走行しつつ清掃を実施するものである。
【００２１】
掃除機本体２は、ボディ１０と、シャーシ１１と、を備え、ボディ１０によって自走式掃除機１の上面部１０１、左右の側面部１０３および背面部１０４が構成され、シャーシ１１によって底面部１０５が構成されている。センサ部４は、後述するようにバンパ５０を有した接触式センサ３２を備え、このバンパ５０の前面によって自走式掃除機１の前面部１０２が構成されている。
【００２２】
さらに、掃除機本体２は、自走するための左右一対の車輪１２１を有した走行駆動部１２と、ボディ１０の上面部１０１から上方に昇降自在に設けられた昇降部１３と、ボディ１０の底面部１０５に設けられて床面の塵やほこりを吸い込むための吸込み部（主清掃手段）１４と、掃除機本体２を操作するための本体操作部１５（図８参照）と、を備える。本体操作部１５は、例えば、掃除機本体２の上面部１０１に設けられたタッチセンサ式のスイッチ（不図示）であって、使用者によるタッチ操作によって自走式掃除機１を作動させ、作動中のタッチ操作によって自走式掃除機１を停止させる。
【００２３】
周囲清掃手段３は、掃除機本体２の前部において左右一対で設けられ、掃除機本体２から側方に突出して回動可能なアーム２１と、アーム２１を回動駆動するモータ２２と、モータ２２に外部から作用する負荷を検出する負荷センサ２３と、アーム２１の回動角度を検出する角度センサ２４と、を備える。周囲清掃手段３のアーム２１は、掃除機本体２に一端側が回転自在に支持された第１アーム２１Ａと、第１アーム２１Ａの他端側に回転自在に支持された第２アーム２１Ｂと、を有して構成されている。第１アーム２１Ａは、全体中空状に形成され、その一端側がシャーシ１１に回転自在に支持されている。第２アーム２１Ｂは、下方に開口した全体長尺椀状に形成され、その中間部が第１アーム２１Ａの他端側に回転自在に支持されている。第２アーム２１Ｂは、下方に開口して床面の埃等を吸い込む副吸込み口２５を有し、副吸込み口２５は、第２アーム２１Ｂおよび第１アーム２１Ａの内部空間を通して吸込み部１４のダクトおよび集塵室に連通されている。
【００２４】
センサ部４は、自走式掃除機１の前部に設けられた前方センサ（遠方センサ）３１および接触式センサ（近辺センサ）３２と、昇降部１３に設けられた周囲センサ３３と、ボディ１０の背面部１０４に設けられた後方センサ３４と、を有して構成されている。前方センサ３１および接触式センサ３２については、後述する。周囲センサ３３は、昇降部１３の内部で回転駆動されるとともに、赤外線レーザー等のレーザー光を照射して距離を測定するレーザースキャナ（ＬＩＤＡＲ（Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging））であって、障害物までの距離や障害物の形状を算出するものである。なお、周囲センサ３３は、昇降部１３に設けられたものに限らず、ボディ１０の任意の位置に設けられていればよい。後方センサ３４は、図示しない充電ステーション等に対する距離や位置を検出するためのものであって、充電ステーション等との間で赤外線等による通信を行う。
【００２５】
走行駆動部１２は、左右一対の車輪１２１と、一対の車輪１２１を各々独立して回転駆動するモータ（不図示）と、を備えている。また、シャーシ１１の後部には、補助輪１２２が設けられている。吸込み部１４には、ローラーブラシ１４１、図示しないダクト、吸引ファン、集塵室および排気口が接続されており、吸い込んだ塵等を集塵室のフィルタで集塵するとともに、吸い込んだ空気を排気口から排気するようになっている。吸込み部１４のダクトまたは集塵室には、周囲清掃手段３のアーム２１に連通された集塵経路としての副ダクトが接続されている。
【００２６】
制御部５は、走行駆動部１２を制御する走行制御部４１と、吸込み部１４を制御する吸込制御部４２と、センサ部４の前方センサ３１、接触式センサ３２、周囲センサ３３、後方センサ３４および周囲清掃手段３の負荷センサ２３、角度センサ２４からの検出信号を処理する検出演算部４３と、周囲清掃手段３のモータ２２を駆動制御してアーム２１を回動させるアーム制御部４４と、前方センサ３１および接触式センサ３２からの検出信号を処理して周囲情報を生成する周囲情報生成部４５と、を備える。さらに、制御部５は、後述するように、清掃対象空間を判定する清掃環境判定部（判定部）４６と、自走式掃除機１の走行スケジュールを選択するスケジュール選択部（選択部）４７と、周囲情報や走行スケジュール等の各種情報を記憶する記憶部（メモリ）４８と、を備えて構成されている。
【００２７】
以下、前方センサ３１および接触式センサ３２の構造および動作、これらに基づく自走式掃除機１の清掃動作について、図９〜図１８も参照して詳しく説明する。図９は、自走式掃除機の前部に設けられた接触式センサの部分断面図である。図１０は、図９にＡ線で示す位置における接触式センサの部分断面図であり、図１１は、図９にＢ線で示す位置における接触式センサの部分断面図である。図１２、図１３は、接触式センサおよび距離センサを示す斜視図および断面図である。図１４〜図１８は、それぞれ接触式センサの一部を拡大して示す部分断面図である。
【００２８】
図９〜図１３に示すように、接触式センサ３２は、自走式掃除機１の前部においてボディ１０に対して前後左右に移動自在に支持されたバンパ５０を備えている。バンパ５０は、左右方向に弧状に延びて自走式掃除機１の前面部１０２を構成する前板部５１と、前板部５１の上端から後方のボディ１０側に延びる上板部５２と、前板部５１の左右両端部からそれぞれ後方に延びる一対の側板部５３と、を有して形成されている。前板部５１には、長方形状の開口部５１Ａが形成され、この開口部５１Ａを覆って透光部材としてのアクリル板５４が取り付けられている。このアクリル板５４は、バンパ５０の前板部５１と面一となって自走式掃除機１の前面部１０２を構成する。一対の側板部５３の外面には、ボディ１０の側面部１０３よりも外方に突出した突起部５３Ａが設けられている。
【００２９】
前方センサ３１は、深度カメラや３Ｄ−ＬＩＤＡＲ等の３Ｄセンサであって、図１３に示すように、赤外線やレーザー光等の光を前方に出射する発光部６１と、出射した光が対象物に反射して戻ってくる反射光を受光する受光部６２と、を有し、これらの発光部６１および受光部６２がアクリル板５４の内側に沿って設けられている。受光部６２は、複数の受光素子が格子状（マトリクス状）に配置されたＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサで構成され、自走式掃除機１の前後方向に直交する鉛直面に沿った二次元平面上の複数の受光素子（測定点）で反射光を受光する。したがって、前方センサ３１は、発光部６１から光を出射してから、対象物に反射した反射光を受光部６２の各受光素子で受光するまでの時間に基づき、受光素子ごとに対象物までの距離を検出することで、自走式掃除機１の前方に存在する対象物を三次元的に検出する遠方センサとして機能するようになっている。前方センサ３１が三次元的に検出した前方の対象物までの距離は、遠方情報として制御部５に送信される。
【００３０】
バンパ５０の上板部５２には、ボディ１０に対してバンパ５０を前後左右に移動自在に支持する左右一対の第１支持部５５が設けられ、各第１支持部５５の近傍には、ボディ１０に対してバンパ５０が後方に移動したことを検知する前後センサ５６が設けられている。また、左右の側板部５３の内側には、それぞれボディ１０に対してバンパ５０を前後左右に移動自在に支持する第２支持部５７と、バンパ５０を初期位置に付勢するコイルばね５８と、が設けられ、各第２支持部５７の近傍には、ボディ１０に対してバンパ５０が右または左に移動したことを検知する左右センサ５９が設けられている。
【００３１】
第１支持部５５は、図１４、図１５に示すように、バンパ５０の上板部５２から後方に延びる第１支持板部５５Ａと、この第１支持板部５５Ａを上下に貫通してボディ１０内部の水平面１０Ａに固定されたピン５５Ｂと、を備える。第１支持板部５５Ａには、ピン５５Ｂの外径よりも大きな内径を有した挿通孔５５Ｃが形成され、この挿通孔５５Ｃにピン５５Ｂが遊挿されることで、バンパ５０が前後左右に移動可能になっている。ピン５５Ｂの上端部には、第１支持板部５５Ａに上方から摺接する押さえ板５５Ｄが固定され、この押さえ板５５Ｄとボディ１０の水平面１０Ａとの間に第１支持板部５５Ａが挟まれることで、バンパ５０の上下動が規制されている。
【００３２】
前後センサ５６は、ボディ１０の水平面１０Ａに固定されたスイッチ本体５６Ａと、このスイッチ本体５６Ａから突出して先端がバンパ５０の上板部５２に接続された検知針５６Ｂと、を備えたマイクロスイッチであって、バンパ５０の移動に伴って検知針５６Ｂがスイッチ本体５６Ａ側に変形すると、スイッチ本体５６Ａから制御部５に検知信号を出力する。この前後センサ５６からの検知信号を制御部５の検出演算部４３が受信することで、検出演算部４３は、バンパ５０が後方に移動したことを検知し、バンパ５０に対して前方から障害物が衝突したと判断する。
【００３３】
第２支持部５７は、図１６〜図１８に示すように、バンパ５０の側板部５３の内側から水平に延びる第２支持板部５７Ａと、この第２支持板部５７Ａを上下に貫通してボディ１０内部の水平面１０Ｂに固定されたピン５７Ｂと、を備える。第２支持板部５７Ａには、ピン５７Ｂの外径よりも大きな内径を有した挿通孔５７Ｃが形成され、この挿通孔５７Ｃにピン５７Ｂが遊挿されることで、バンパ５０が前後左右に移動可能になっている。ピン５７Ｂの上端部には、第２支持板部５７Ａに上方から摺接する押さえ板５７Ｄが固定され、この押さえ板５７Ｄとボディ１０の水平面１０Ｂとの間に第２支持板部５７Ａが挟まれることで、バンパ５０の上下動が規制されている。
【００３４】
コイルばね５８は、ピン５７Ｂの上端と第２支持板部５７Ａとに付勢状態で連結された引張ばねであって、バンパ５０が前後左右に移動するとコイルばね５８の付勢力が増大することで、バンパ５０を初期位置に復帰させるように構成されている。すなわち、挿通孔５５Ｃ，５７Ｃが後方に頂点を有する五角形状に形成され、コイルばね５８によってバンパ５０が前方に付勢されることで、ピン５５Ｂ，５７Ｂに挿通孔５５Ｃ，５７Ｃの頂点が案内され、これによってバンパ５０が初期位置に復帰するようになっている。左右センサ５９は、ボディ１０内部のブラケット１０Ｃに固定されたスイッチ本体５９Ａと、このスイッチ本体５９Ａから突出して先端がバンパ５０の側板部５３に接続された検知針５９Ｂと、を備えたマイクロスイッチであって、バンパ５０の移動に伴って検知針５９Ｂがスイッチ本体５９Ａ側に変形すると、スイッチ本体５９Ａから制御部５に検知信号を出力する。この左右センサ５９からの検知信号を制御部５の検出演算部４３が受信することで、検出演算部４３は、バンパ５０が左右いずれかの方向に移動したことを検知し、バンパ５０に対して側方から障害物が衝突したと判断する。
【００３５】
以上の接触式センサ３２は、外部からの力が作用しない状態において、バンパ５０がコイルばね５８に付勢されることで、ボディ１０に対して前方に数ミリだけ突出するとともに左右中央の初期位置にバンパ５０が位置する。バンパ５０に対して前方からの外力が作用すると、ボディ１０に対してバンパ５０が後退し、前後センサ５６から検出演算部４３に検知信号が送信されることで、制御部５は、自走式掃除機１の前方の近傍に障害物（対象物）があることを検知する。バンパ５０に対して右側方（または左側方）からの外力が作用すると、ボディ１０に対してバンパ５０が左（または右）に移動し、右側（または左側）の左右センサ５９から検出演算部４３に検知信号が送信されることで、自走式掃除機１の右側近傍（または左側近傍）に障害物（対象物）があることを検知する。このように接触式センサ３２は、自走式掃除機１の前方および左右の近傍に存在する対象物を検出する近辺センサとして機能し、接触式センサ３２が検出した近傍の対象物の情報は、制御部５において近辺情報として処理される。
【００３６】
制御部５の周囲情報生成部４５は、前方センサ３１からの遠方情報および接触式センサ３２からの近辺情報に基づき、自走式掃除機１の周囲の対象物に関する周囲情報を生成する。ここで、対象物としては、居室や廊下等の清掃対象空間を形成する壁面や床面、ドアなどの固定物、清掃対象空間に設置された家具や家電製品、敷物などの設置物、清掃対象空間の床面に置かれた日用品や衣服、履物、玩具などの非固定物である。固定物は、移動しないことから清掃対象空間のマップや走行経路を規定する基準となる。設置物は、通常は移動しないものの、新設や廃棄、模様替え等によって位置が変更されることがあり、清掃時の障害物となる可能性がある。非固定物は、その存在の有無が非定常的であり、清掃時の障害物となる可能性が大きいものである。周囲情報生成部４５は、このような固定物、設置物および非固定物を対象物として周囲情報を生成する。
【００３７】
このように周囲情報生成部４５が生成する周囲情報は、固定物や設置物、非固定物などの対象物に関し、清掃対象空間における平面的な位置情報と、対象物の立体的な形状情報と、を含んでいる。この周囲情報に基づき、制御部５は、清掃対象空間のマップを生成するとともに、清掃対象空間のマップに基づいた走行スケジュールを生成し、これらを記憶部４８に記憶させる。走行スケジュールとしては、走行経路に応じた清掃モードであって、例えば、吸込み部１４および周囲清掃手段３の両方または一方を用いて清掃したり、同一箇所を繰り返し清掃したり、吸込み部１４や周囲清掃手段３の吸込み強さを変化させたり、走行駆動部１２による走行速度を変化させたりなど、場所や時間にかかる設定値が定義されたものである。
【００３８】
周囲情報生成部４５が周囲情報を生成するタイミングとしては、例えば、新たな清掃対象空間のマップを新規に生成するマップ生成モードの場合、すでにマップを生成した既知の清掃対象空間に対してマップを更新するマップ更新モードの場合、既知の清掃対象空間に対して通常の自律清掃を実施する自律清掃モードの場合、複数ある既知の清掃対象空間から適宜なものを判定する空間判定モードの場合、などである。なお、マップ生成モード、マップ更新モードおよび空間判定モードにおいては、吸込み部１４および周囲清掃手段３を駆動して清掃を実行してもよいし、吸込み部１４および周囲清掃手段３を駆動しなくてもよい。
【００３９】
新たな清掃対象空間のマップを新規に生成するマップ生成モードにおいて、自走式掃除機１は、走行駆動部１２により自走しつつ、前方センサ３１により前方の対象物までの距離を三次元的に検出し、この対象物までの距離（遠方情報）を検出演算部４３が順次記憶部４８に記憶させる。また、走行開始時などに前方センサ３１により直近の対象物が検出されない場合や、自走式掃除機１の前方に非固定物が置かれるなど急な環境変化が生じた場合に、対象物に接触式センサ３２が接触すると、その位置に対象物が存在することを検出演算部４３が認識し、その位置（近辺情報）を記憶部４８に記憶させる。このように自走しつつ対象物の検出および記憶を繰り返すことで取得した遠方情報および近辺情報に基づき、周囲情報生成部４５が周囲情報を生成し、制御部５がマップを生成する。
【００４０】
このように生成された清掃対象空間のマップには、床面や、床面から立ち上がる壁面、床面から連続して立ち上がる家具等の表面、床面の段差、床面や壁面から突出した突起物、床面から上方に離れた家具等の側面や底面、などの対象物の形状が含まれる。このマップにしたがって制御部５は、清掃対象空間の全体をくまなく効率よく清掃するための走行経路や走行スケジュールを生成し、それを記憶部４８に記憶させる。この際、制御部５は、床面の段差が乗り越えられるものか否かを判定し、乗り越えられる段差であれば走行経路に含め、乗り越えられないと判定した場合は走行経路から除外する。また、制御部５は、床面と家具等の底面との隙間や、壁面と家具等の側面との隙間が入り込めるものか否かを判定し、入り込める隙間であれば走行経路に含め、入り込めないと判定した場合は走行経路から除外する。
【００４１】
以上のようにマップを生成した既知の清掃対象空間に対してマップを更新するマップ更新モードにおいて、前述したマップ生成モードと同様に自走式掃除機１は、自走しつつ前方センサ３１および接触式センサ３２によって対象物の検出を実行し、周囲情報生成部４５が周囲情報を生成し、制御部５は、マップに含まれる周囲情報との差分を演算して当該清掃対象空間のマップを更新する。また、すでにマップを生成した清掃対象空間とは異なる他の清掃対象空間においてマップを生成した場合には、制御部５は、各々の清掃対象空間に対するマップや走行スケジュールをそれぞれ別個に記憶部４８に記憶させる。
【００４２】
次に、すでにマップを生成した既知の清掃対象空間に対する自律清掃モードにおける自走式掃除機１の動作について説明する。ここで、記憶部４８にはすでに複数の清掃対象空間に対するマップや走行スケジュールが記憶されていて、利用者が清掃対象空間を指定しなければ、制御部５は、清掃対象空間を判定するための空間判定モードを実行する。空間判定モードにおいて、前述したマップ生成モードと同様に自走式掃除機１は、自走しつつ前方センサ３１および接触式センサ３２によって対象物の検出を実行し、周囲情報生成部４５が周囲情報を生成する。制御部５の清掃環境判定部４６は、周囲情報生成部４５が生成した周囲情報と、記憶部４８に記憶された複数のマップに含まれる周囲情報と、を比較してマッチングし、複数の清掃対象空間から適宜なものを判定する。清掃対象空間の判定結果に基づき、スケジュール選択部４７は、記憶部４８に記憶された複数の走行スケジュールから適宜なものを選択する。
【００４３】
以上のように清掃対象空間が判定されて走行スケジュールが選択されるか、利用者によって清掃対象空間が指定されれば、自走式掃除機１は、自律清掃モードとして清掃対象空間の清掃を開始する。すなわち、清掃対象空間に対する走行経路および走行スケジュールにしたがって、走行駆動部１２によって自走しつつ吸込み部１４および周囲清掃手段３によって床面の清掃を実施する。自律清掃モードにおいて、自走式掃除機１は、吸込み部１４による清掃に加え、周囲センサ３２によって周囲の壁面等を検出し、その検出に基づいて周囲清掃手段３のアーム２１を収納したり、アーム２１を回動させて突出状態にしたりして周囲清掃手段３による清掃を実行する。
【００４４】
また、自律清掃モードにおいて、自走式掃除機１は、前方センサ３１および接触式センサ３２によって対象物の検出を実行し、周囲情報生成部４５が周囲情報を生成し、清掃対象空間のマップに含まれる周囲情報と比較する。すなわち、マップに含まれる周囲情報には存在しない対象物を検出した場合や、マップに含まれる周囲情報にある対象物が検出されない（存在しない）場合など、マップに含まれる周囲情報と相違した周囲情報が生成された場合には、制御部５は、マップに基づく走行経路および走行スケジュールを一旦キャンセルし、自走式掃除機１は、周囲情報生成部４５が生成した周囲情報にしたがって自律清掃を実行する。そして、マップに基づく走行経路に復帰した後、自走式掃除機１は、再び元の走行スケジュールにしたがい、この走行スケジュールが終了するまで自律清掃を継続する。
【００４５】
このように自律清掃モードの清掃中において、マップに含まれる周囲情報と、周囲情報生成部４５が生成した周囲情報と、が相違した場合、自走式掃除機１は、清掃終了後に使用者に対して周囲情報すなわち清掃対象空間の対象物がマップと相違している旨のメッセージとともに、当該清掃対象空間のマップを更新するか否かの問い合わせを表示する。使用者が「更新」を選択すると、制御部５は、生成した周囲情報に基づいて当該清掃対象空間のマップを更新し、「更新せず」を選択すると、制御部５はマップを更新せず、当該清掃対象空間の元のマップが維持される。ここで、使用者にとってマップを更新する動機としては、家具などの設置物の新設や移動、除去によって対象物の状態が変更されたと思われる場合が例示でき、マップを更新しない動機としては、一時的に置かれた日用品などの非固定物が対象物として検知されたにすぎず、マップを変更する必要がないと思われる場合が例示できる。
【００４６】
このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）前方センサ３１が自走式掃除機１の前方の比較的遠方に存在する対象物を検出して遠方情報を取得し、接触式センサ３２が自走式掃除機１の前方または側方の比較的近傍に存在する対象物を検出して近辺情報を取得するとともに、これらの遠方情報および近辺情報に基づいて周囲情報生成部４５が周囲情報を生成することで、自走式掃除機１の近傍から遠方まで検出範囲を連続して拡張することができ、対象物の検出精度を向上させることができる。
【００４７】
（２）接触式センサ３２がバンパ５０を有して構成され、このバンパ５０に前方センサ３１が設けられていることで、バンパ５０よりも前方には自走式掃除機１の他の部位が存在しないことから前方センサ３１の視野が阻害されず、前方センサ３１の視野角の広さを確保することができ、対象物の検出精度をさらに向上させることができる。また、自走式掃除機１の最前部に前方センサ３１を設置するに当たり、可動するバンパ５０に前方センサ３１が搭載されていることで、障害物などに衝突した際にバンパ５０の動きがクッションとなり、前方センサ３１に加わる衝撃を緩和してダメージを軽減することができる。
【００４８】
（３）接触式センサ３２のバンパ５０に設けられた透光部材としてのアクリル板５４が前面部１０２の一部を構成し、前方センサ３１の発光部６１および受光部６２がアクリル板５４の内側に沿って設けられていることで、発光部６１および受光部６２が前面部１０２の近傍に設置されることとなる。したがって、発光部６１からの出射光および対象物から発光部６１に戻ってくる反射光が他の部位に阻害されることがなく、出射光および反射光によって対象物までの距離を適正に測定することができる。
【００４９】
（４）前方センサ３１の発光部６１および受光部６２がアクリル板５４の内側に沿って設けられていることで、発光部６１および受光部６２が外部に露出せずにアクリル板５４によって保護されるとともに、前面部１０２に発光部６１および受光部６２のための孔を設ける場合と比較して、自走式掃除機１の外観を良好にすることができる。また、バンパ５０の前板部５１とアクリル板５４とが面一となって自走式掃除機１の前面部１０２を構成することで、前面部１０２が凹凸なく連続する滑らかな曲面状に形成され、カーテンや衣服等の物が引っ掛かりにくくできるとともに、前面部１０２の外面を布巾で拭いて清掃しやすくできる。
【００５０】
（５）周囲情報生成部４５は、自律清掃モードにおいても周囲に対象物が存在するか否かの周囲情報を生成することで、マップにない対象物が存在した場合やマップにある対象物が存在しない場合などであっても、周囲情報生成部が新たな周囲情報を生成することで、清掃対象空間の現況に応じた自律清掃を実施することができる。
【００５１】
（６）前方センサ３１により取得した遠方情報に基づいて周囲情報生成部４５が対象物の三次元的な形状情報を生成し、この形状情報に基づいて走行制御部４１が自走式掃除機１の走行を制御することで、対象物の周囲に沿って走行したり、対象物を乗り越えたり、対象物の隙間に入り込んだり、２つの対象物の間を通り抜けたりなど、対象物の形状に応じた走行経路を選択して清掃範囲を効率よく広げることができる。
【００５２】
（７）制御部５において、周囲情報に基づいて清掃環境判定部４６が清掃対象空間を判定するとともに、清掃環境判定部４６の判定結果に基づいてスケジュール選択部４７が走行スケジュールを選択することで、清掃対象空間ごとに最適な走行スケジュールを選択することができ、清掃対象空間における清掃効率を向上させることができる。
【００５３】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態の自走式掃除機１では、自走式掃除機１の前部に設けられたバンパ５０を有して接触式センサ３２が構成され、このバンパ５０に前方センサ３１が設けられていたが、このような構成に限定されない。すなわち、近辺センサとしての接触式センサは、自走式掃除機の前部に設けられるものに限らず、自走式掃除機の側部や後部に設けられていてもよい。近辺センサとしては、バンパ５０を有したものに限らず、短焦点の赤外線センサ等の光学センサであってもよい。
【００５４】
また、遠方センサとしての前方センサ３１は、前記実施形態のように深度カメラや３Ｄ−ＬＩＤＡＲ等の３Ｄセンサに限らず、レンズ及び撮像素子を有したＣＣＤカメラ等の撮像手段であってもよい。このような撮像手段を用いる場合には、対象物を撮像した画像情報が遠方情報として得られ、この画像情報を制御手段によって画像処理することで、周囲情報生成部によって対象物の周囲情報として三次元形状情報を生成することができる。撮像手段を用いれば、対象物の外形形状のみならず、対象物の表面形状（テクスチャ）や色情報を取得することができ、これらのテクスチャや色情報に基づいて対象物を判別して周囲情報を生成すれば、対象物の素材等に応じた清掃を実施することができる。
【００５５】
前記実施形態では、自走式掃除機１が周囲清掃手段３や周囲センサ３３、後方センサ３４を備えて構成されていたが、これらの各部は本発明の自走式掃除機において必須の構成ではなく、適宜に省略することができる。また、周囲清掃手段の構成としては、前記実施形態のように回動するアーム２１を有したものに限らず、掃除機本体から直線的に突没するアームを有したものでもよいし、一般的な回転ブラシを有したものであってもよい。また、周囲清掃手段の動作としては、周囲センサ３３に基づくものに限らず、周囲情報生成部４５が生成した周囲情報に基づき、対象物の形状や材質に応じて周囲清掃手段を駆動させたり、動作モードを変更したりしてもよい。
【００５６】
前記実施形態では、マップ生成モード、マップ更新モード、空間判定モード、および自律清掃モードの４つのモードにおいて、前方センサ３１および接触式センサ３２の検知に基づき、周囲情報生成部４５が周囲情報を生成するものとしたが、周囲情報を生成するタイミングとしては、これらの４つのモード全てでなくてもよい。すなわち、例えば、自律清掃モードにおいては周囲情報を生成せずに、マップにしたがった自律清掃を実行し、障害物を回避するためだけに前方センサ３１や接触式センサ３２を利用してもよい。逆に、マップを利用せず、自律清掃モードのみにおいて、周囲情報を生成しつつ清掃を実行してもよい。また、４つのモード以外のモードにおいて周囲情報生成部４５が周囲情報を生成してもよく、例えば、マップに基づく走行経路に対する自走式掃除機の位置ずれを補正するための位置補正モードなどであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明は、周囲にある対象物に関する周囲情報を精度よく取得することができる自走式掃除機に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１      自走式掃除機
２      掃除機本体
４      センサ部
５      制御部（制御手段）
１４      吸込み部（清掃手段）
３１      前方センサ（遠方センサ）
３２      接触式センサ（近辺センサ）
４１      走行制御部
４５      周囲情報生成部
４６      清掃環境判定部（判定部）
４７      スケジュール選択部（選択部）
４８      記憶部（メモリ）
５４      アクリル板（透光部材）
５０      バンパ
６１      発光部
６２      受光部
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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