(57)【要約】 【課題】  各掃除領域の形状に応じて掃除走行パターンを可変的に適用することにより、掃除領域カバー率を向上させること。【解決手段】  上記の目的を達成するための本発明によるロボット掃除機は、走行駆動ユニットと、掃除面の領域を検出する掃除領域検出ユニット、及び掃除領域検出ユニットを介して検出した情報に基づいて各掃除領域の形状に対応する螺旋形掃除走行パターンを算出し、走行駆動ユニットに算出した掃除走行パターンに対応する掃除走行信号を出力する中央処理ユニットと、を含む。【選択図】図６
2006236313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体を掃除面上で移動させる走行駆動ユニット；
前記掃除面の領域を検出する掃除領域検出ユニット；及び
前記掃除領域検出ユニットを介して検出した情報に基づいて、各掃除領域の形状に対応する螺旋形の掃除走行パターンを算出し、前記走行駆動ユニットに掃除走行パターンに対応する掃除走行パターン信号を出力する中央処理ユニット；を含むことを特徴とするロボット掃除機。
【請求項２】
前記掃除走行パターンは、四角螺旋形であることを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項３】
前記中央処理ユニットは、前記掃除領域検出ユニットから検出信号を受信し該当する掃除領域を判断する判断ユニット；及び
前記判断ユニットを介して判断した掃除領域の形状に対応する螺旋形の掃除走行パターンを算出し、前記走行駆動ユニットに前記掃除走行パターンに対応する掃除走行信号を出力する掃除走行信号処理ユニット；を含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項４】
前記四角螺旋形は、長方形螺旋形または正方形螺旋形であることを特徴とする請求項２に記載のロボット掃除機。
【請求項５】
前記掃除領域検出は、掃除中または掃除初期に行われることを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項６】
掃除領域を検出するステップ；
前記検出した掃除領域に対応する螺旋形の掃除走行パターンを算出するステップ；及び
前記算出した掃除走行パターン信号を出力し掃除を行うステップ；を含むことを特徴とするロボット掃除機の制御方法。
【請求項７】
前記掃除走行パターンは、四角螺旋形であることを特徴とする請求項６に記載のロボット掃除機の制御方法。
【請求項８】
前記四角螺旋形は、長方形螺旋形または正方形螺旋形であることを特徴とする請求項７に記載のロボット掃除機の制御方法。
【請求項９】
前記掃除領域を検出する前のステップに初期掃除を行うステップが更に含まれることを特徴とする請求項６に記載のロボット掃除機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット掃除機及びその制御方法に関し、より詳しくは、掃除走行パターンは螺旋形であるものの、掃除面の形状に応じて掃除走行パターンを可変的に適用するロボット掃除機及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、家庭用ロボットが新たな市場を形成し、その規模が大きくなりつつある。特に、ロボット掃除機の場合、既に市場に多様な製品が市販されている。
【０００３】
ロボット掃除機において、重要なのは隙間なく全領域の掃除をすることである。このため、ロボット掃除機が隙間なく掃除領域を掃除するためには、自ら掃除領域を認識し掃除が行われた部分とそうでない部分とを区別して、掃除が行われていない部分を掃除する必要がある。
【０００４】
ロボット掃除機の掃除方法はランダム掃除方式（ｒａｎｄｏｍ  ｓｗｅｅｐｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）とパターン掃除方式（ｐａｔｔｅｒｎ  ｓｗｅｅｐｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）に大分される。
【０００５】
図１は従来のランダム掃除方式の例を図示した図面である。
【０００６】
図１に示すように、符号１１ａは掃除領域を表し、符号１１ｂはランダム掃除パターンを表す。ランダム掃除方式は如何なる規則性もなく掃除領域を移動しながら掃除を行い、回転するボールが壁にぶつかるとＶ字形で跳ね返る形態で掃除を行う。しかし、このようなランダム掃除方式は確率的に全領域にわたって掃除できるが、全領域を隙間なく掃除できるとは言えない。
【０００７】
図２は従来のパターン掃除方式の掃除ロボットの一例を示すブロック図であり、日本公開特許公報（特許出願公開番号：特開平５−１６１５７７、公開日：平成５年（１９９３）６月２９日、掃除ロボット）に開示された例を示す図面であり、図３は図２の掃除ロボットの掃除走行パターンを示す図である。
【０００８】
図２及び図３に示すように、掃除ロボットは、本体を移動させる走行ステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）手段３と、走行距離を検出する走行距離検出手段５と、本体方向を検出する方向検出手段４と、走行距離検出手段５と方向検出手段４の信号を受信し走行ステアリング手段３に走行信号を出力する判断処理手段８と、掃除面を掃除する掃除手段２と、本体全体に電力を供給する電源１と、走行距離設定手段６と、Ｕターン回数を設定する回数設定手段７を備え、方向検出手段４と走行ステアリング手段３を用いて直進移動し、方向検出手段４と走行ステアリング手段３を用いてＵターンし、該Ｕターン回数と直進移動距離とが所定値に達することを判断するまで掃除作業を行う。図３において、符号１８は掃除ロボット本体を示し、符号１９は走行パターンを示す。
【０００９】
しかし、前述したような日本公開特許公報に開示されたロボット掃除機は単純な縞模様形の走行パターンで掃除を行うため、掃除領域を効果的にカバーすることができない問題点がある。
【００１０】
そのため、従来、同心円形の螺旋形を掃除走行パターンに適用した。
【００１１】
図４Ａ乃至図４Ｃは従来の技術による同心円形の螺旋形態の掃除走行パターンを示す図面である。
【００１２】
図４Ａ乃至図４Ｃに示すように、掃除走行パターンは同心円形の螺旋を描く。図面において符号１０は掃除ロボット本体を示し、符号１１ａは同心円形の螺旋形態の掃除走行パターンを示し、Ｅ１、Ｅ２は掃除が行われていない領域を示す。また、掃除走行パターンが同心円形を描くことにより円形の領域しかカバーしない。従って、カバーする掃除領域が限定され、掃除が行われていない領域Ｅ１、Ｅ２が生じる問題点がある。
【００１３】
これに対してさらに詳しく説明すると、図４Ａに示すように掃除領域が正方形である場合、掃除領域のカバー率は高くなるが、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように掃除領域が長方形である場合は、掃除が行われていない領域Ｅ１、Ｅ２が生じる。
【特許文献１】日本公開特許公報  特開平５−１６１５７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記のような問題点を鑑みてなされたものであって、本発明の第１目的は掃除走行パターンを螺旋形とし、掃除走行パターンを掃除領域に応じて可変的に適用し、掃除領域を広く確保するロボット掃除機を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２目的は、前記のロボット掃除機を用いて螺旋形の走行パターンを描きながら掃除するロボット掃除機の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために提案した本発明の第１の手段は、本体を掃除面上で移動させる走行駆動ユニット；前記掃除面の領域を検出する掃除領域検出ユニット；及び前記掃除領域検出ユニットを介して検出した情報に基づいて各掃除領域の形状に対応する螺旋形の掃除走行パターンを算出し、前記走行駆動ユニットに掃除走行パターンに対応する掃除走行パターン信号を出力する中央処理ユニット；を含むことを特徴とするロボット掃除機を要旨とする。
【００１７】
前記掃除走行パターンは四角螺旋形であり、前記四角螺旋形は長方形螺旋形または正方形螺旋形である。
【００１８】
前記中央処理ユニットは、前記掃除領域検出ユニットから検出信号を受信し該当する掃除領域を判断する判断ユニット；及び前記判断ユニットを介して判断した掃除領域に対応する掃除走行パターンを算出し、前記走行駆動ユニットに前記掃除走行パターンに対応する掃除走行信号を出力する掃除走行信号処理ユニット；を含むことが好ましい。
【００１９】
前記掃除領域検出は、掃除中または掃除初期に行われることが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の手段は、掃除領域を検出するステップ；前記検出した掃除領域に対応する螺旋形の掃除走行パターンを算出するステップ；及び前記算出した掃除走行パターン信号を出力して掃除を行うステップ；を含むことを特徴とするロボット掃除機の制御方法を要旨とする。
【００２１】
ここで、掃除領域を検出するステップに先立って初期動作を行うステップを加えることができる。
【００２２】
前記掃除走行パターンは四角螺旋形であり、前記四角螺旋形は長方形螺旋形または正方形螺旋形であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、掃除走行パターンを螺旋形とし、掃除走行パターンを掃除領域に対応するよう可変的に適用することにより掃除効率を向上させる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面に示すように、本発明による好適な実施形態に関して詳説する。
【実施例】
【００２５】
図５は本発明の一実施形態によるロボット掃除機の構成を概略的に示す図面である。
【００２６】
図５に示すように、ロボット掃除機１００は、本体１０１と、掃除ユニット１１０と、掃除領域検出ユニット３１０と、走行駆動ユニット１５０、走行距離検出ユニット１７０、中央処理ユニット３３０、バッテリー２１０、操作ユニット２３０などからなる。
【００２７】
本体１０１は、例えば、円形であり、本体１０１には掃除面のホコリまたは異物を集塵するよう掃除ユニット１１０が設置される。掃除ユニット１１０は掃除面のホコリまたは異物を集塵するよう本体１０１に設置される。掃除ユニット１１０は、例えば、掃除面のホコリまたは異物を吸い込むための吸入ブラシ及び吸入管と、吸入力を発生させる吸入モータ及び吸い込んだホコリまたは異物を集塵する集塵室と、からなる。
【００２８】
本体１０１の前面には障害物、例えば、壁面を感知して掃除領域を検出するための掃除領域検出ユニット３１０が設置される。掃除領域検出ユニット３１０は、例えば、壁面を検出する掃除領域検出センサー３１１から構成される。掃除領域検出センサー３１１には、赤外線を出射する赤外線発光素子と、反射された光を受信する受光素子とが一対をなしている光センサー３１１ａが用いられる。なお、超音波を出射して反射された超音波を受信できるよう、超音波センサー（図示せず）を適用することも可能である。または、本体１０１の前面円周に沿って設置され、障害物を感知するバンプセンサー３１１ｂを用いることもできる。バンプセンサー３１１ｂは、走行時、バンプに障害物が接触すれば、バンプ内部のタクトスイッチが入り障害物を感知することができる。
【００２９】
本体１０１にはロボット掃除機１００の走行輪を制御するための走行駆動ユニット１５０が設置される。走行駆動ユニット１５０は、左輪１５１Ｌと右輪１５１Ｒをそれぞれ駆動させる左輪モータ１５５Ｌ及び右輪モータ１５５Ｒをなし、かかる構成を通じて中央処理ユニット３３０の信号を受信し、左輪１５１Ｌ及び右輪１５１Ｒの方向を変えながら掃除走行パターンに沿って移動する。
【００３０】
更に、走行距離検出ユニット１７０は、左輪モータ１５５Ｌ及び右輪モータ１５５Ｒの回転状態を感知する左輪エンコーダー１７１Ｌ及び右輪エンコーダー１７１Ｒから構成される。
【００３１】
本体１０１の内部にはロボット掃除機１００の全般的な動作を制御する中央処理ユニット３３０（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）が設置され、外部充電装置から電源を充電した後ロボット掃除機１００を駆動させるのに必要な電源を供給するバッテリー２１０が設けられる。
【００３２】
また、本体１０１には、ユーザの操作に応じてロボット掃除機の操作条件を中央処理ユニット３３０に入力する操作ユニット２３０が更に設けられる。
【００３３】
図６は本発明の一実施形態によるロボット掃除機の概略的なブロック図である。
【００３４】
図６に示すように、掃除ユニット１１０、掃除領域検出ユニット３１０、走行駆動ユニット１５０、走行距離検出ユニット１７０、中央処理ユニット３３０、バッテリー２１０、操作ユニット２３０、メモリ２５０、通信部２７０から構成される。
【００３５】
掃除ユニット１１０は、例えば、中央処理ユニット３３０の掃除信号を受信し、吸入モータ１１３を駆動させる吸入モータ駆動部１１１と、吸入モータ１１３の駆動力が伝達され駆動する吸入ブラシ１１５から構成される。
【００３６】
掃除領域検出ユニット３１０はロボット掃除機１００の前面にある障害物、例えば、壁面を感知して中央処理ユニット３３０に入力するもので、中央処理ユニット３３０の信号を受信し掃除領域検出センサー３１１を駆動させる掃除領域検出駆動部３１３から構成される。ここで、掃除領域検出センサー３１１は掃除初期に壁面に沿って走行することにより掃除領域を認識する。または、掃除中に障害物を感知することにより掃除領域を認識する。掃除領域検出センサー３１１には、例えば、光センサー、超音波センサー、バンプセンサーなどが用いられる。
【００３７】
走行駆動ユニット１５０は中央処理ユニット３３０の走行信号を受信し、左輪モータ１５５Ｌ及び右輪モータ１５５Ｒに駆動信号を出力して左輪１５１Ｌ及び右輪１５１Ｒを駆動させる左輪モータ駆動部１５３Ｌ及び右輪モータ駆動部１５３Ｒから構成される。
【００３８】
走行距離検出ユニット１７０は、ロボット掃除機１００の走行距離を中央処理ユニット３３０に入力するもので、左輪モータ１５５Ｌ及び右輪モータ１５５Ｒの回転数をチェックする左輪エンコーダー１７１Ｌ及び右輪エンコーダー１７１Ｒから構成される。
【００３９】
中央処理ユニット３３０はロボット掃除機１００の全般的な掃除動作を制御するもので、掃除領域検出ユニット３１０を介して掃除面領域を判断する判断ユニット３３１と、判断ユニット３３１の情報に基づいてロボット掃除機１００の掃除走行パターンを算出し、走行駆動ユニット１５０に掃除走行パターン信号を出力する掃除走行信号処理ユニット３３３から構成される。ここで、掃除走行パターンは螺旋形であり、四角螺旋形であることがより好ましい。これは掃除領域をより効果的にカバーすることができるためである。これに加えて、中央処理ユニット３３０には、走行距離検出ユニット１７０である左輪エンコーダー１７１Ｌ及び右輪エンコーダー１７１Ｒを介して伝達された左輪モータ１５５Ｌ及び右輪モータ１５５Ｒの回転数に基づいて走行距離を計数する距離計数ユニット３３５が更に設けられる。
【００４０】
操作ユニット２３０はロボット掃除機の各動作を制御するためのもので、各種操作スイッチが設けられる。
【００４１】
メモリ２５０は中央処理ユニット３３０に内蔵または外付けされているメモリとしてロボット掃除機１００の全体的な動作を制御するためのメモリである。例えば、ＥＰＲＯＭ（ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）などがある。
【００４２】
通信部２７０はロボット掃除機１００の内部のデータを送出したり、受信した外部データを中央処理ユニット３３０へ伝送する。
【００４３】
バッテリー２１０は外部充電装置から電源を充電した後、ロボット掃除機１００を駆動させるのに必要な電源を供給する。
【００４４】
図７は本発明の一実施形態によるロボット掃除機の掃除動作を説明するためのフローチャートである。
【００４５】
図６及び図７に示すように、先ず、所定の初期掃除動作を行う（Ｓ１００）。
【００４６】
ここで、該掃除動作は操作ユニット２３０を介して掃除スタート信号が入力されると、中央処理ユニット３３０は掃除ユニット１１０に駆動信号を出力すると同時に走行駆動ユニット１５０に駆動信号を出力する。中央処理ユニット３３０から吸入モータ駆動部１１１に駆動信号が出力されると、吸入モータ駆動部１１１は吸入モータ１１３を駆動し吸入ブラシ１１５を動作させる。このとき、吸入ブラシ１１５を介してホコリまたは異物が吸い込まれ、集塵室へ移動する。一方、これと同時に中央処理ユニット３３０から左輪モータ駆動部１５３Ｌまたは右輪モータ駆動部１５３Ｒに駆動信号が出力されると、左輪モータ１５５Ｌまたは右輪モータ１５５Ｒが駆動され左輪１５１Ｌまたは右輪１５１Ｒを掃除走行パターンに沿って駆動させ所定の掃除動作を行う。
【００４７】
前述したように、掃除動作を行う間に中央処理ユニット３３０は掃除領域検出駆動部３１３に掃除領域検出信号を出力し、掃除領域検出センサー３１１を動作させ掃除領域を検出する（Ｓ３００）。
【００４８】
次に、掃除領域検出センサー３１１を介して中央処理ユニット３３０に掃除領域に対する検出信号が入力されると、中央処理ユニット３３０の判断ユニット３３１は該掃除領域の形状を判断し、判断ユニット３３１の判断結果に基づいて掃除走行信号処理ユニット３３３はそれに対応する掃除走行パターンを算出した後、走行駆動ユニット１５０に掃除走行信号を出力する（Ｓ５００）。ここで、掃除走行パターンは四角螺旋形であり、掃除領域に応じて長方形螺旋形または正方形螺旋形を有する。（図９Ａ乃至図９Ｃ参照）
【００４９】
次に、掃除走行信号処理ユニット３３３を介して信号を伝達された走行駆動ユニット１５０は、掃除走行軌跡信号に応じて掃除領域に対応する形態で走行し一連の掃除動作を行う（Ｓ７００）。
【００５０】
以後、掃除完了の如何を判断し（Ｓ９００）掃除が完了したと判断すれば掃除動作を完了し、掃除動作が完了していないと判断すれば、ステップ（Ｓ７００）を繰り返して行う。
【００５１】
図８は本発明の他の実施形態によるロボット掃除機の掃除動作を説明するためのフローチャートである。
【００５２】
図８に示すように、掃除領域を検出する前のステップで、初期掃除を行わないような構成とすることができる。即ち、図７の方法では掃除中に掃除領域を検出（Ｓ３００）するのに対し、図８の方法では、最初に掃除領域の検出（Ｓ１１０）を行う点が異なる。従って、図７と同一の過程に対しては同一の符号をつけ、それに対する詳しい説明は省略する。
【００５３】
以上、本発明の原理を例示するために本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく、本発明に対する種々の変更及び修正が可能であることは当業者であれば理解できることであろう。よって、そのような変更及び修正は本発明の特許請求の範囲に含まれるものと見なすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のランダム掃除方式の例を示す図である。
【図２】従来のパターン掃除方式の掃除ロボットの一例を示すブロック図であり、日本公開特許公報（特許出願公開番号：特開平５−１６１５７７、公開日：平成５年（１９９３）６月２９日、掃除ロボット）に開示された例を示す図である。
【図３】図２の掃除ロボットの掃除走行パターンを示す図である。
【図４Ａ】従来の技術による同心円螺旋形態の掃除走行パターンを示す図である。
【図４Ｂ】従来の技術による同心円螺旋形態の掃除走行パターンを示す図である。
【図４Ｃ】従来の技術による同心円螺旋形態の掃除走行パターンを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるロボット掃除機の構成を概略的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態によるロボット掃除機の概略的なブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態によるロボット掃除機の掃除動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態によるロボット掃除機の掃除動作を説明するためのフローチャートである。
【図９Ａ】本発明による掃除走行パターンが掃除領域に適用された例を示す図である。
【図９Ｂ】本発明による掃除走行パターンが掃除領域に適用された例を示す図である。
【図９Ｃ】本発明による掃除走行パターンが掃除領域に適用された例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  ロボット掃除機
１１０  掃除ユニット
１５０  走行駆動ユニット
３１０  掃除領域検出ユニット
３１１  掃除領域検出センサー
３１３  掃除領域検出駆動部
３３０  中央処理ユニット
３３１  判断ユニット
３３３  掃除走行信号処理ユニット
【図１】
2006236313.tif 000003
【図２】
2006236313.tif 000004
【図３】
2006236313.tif 000005
【図４Ａ】
2006236313.tif 000006
【図４Ｂ】
2006236313.tif 000007
【図４Ｃ】
2006236313.tif 000008
【図５】
2006236313.tif 000009
【図６】
2006236313.tif 000010
【図７】
2006236313.tif 000011
【図８】
2006236313.tif 000012
【図９Ａ】
2006236313.tif 000013
【図９Ｂ】
2006236313.tif 000014
【図９Ｃ】
2006236313.tif 000015