(57)【要約】【課題】  コストの高騰を抑制するとともに、正確に充電装置まで走行機を自動走行させ、確実に充電を行うことが可能な充電式走行システムの提供を課題とする。【解決手段】  自走式掃除機１０のバッテリ−２７の残量が少なくなると、自動掃除を中断するとともに掃除機構を停止させ、壁際走行を行いつつ前方の障害物が検知されると、横壁センサ３６により同障害物が検知されている間、ロ−タリ−エンコ−ダ３８にて本体ＢＤの走行距離を計測することにより、同障害物の奥行きを計測する。そして、計測された走行距離（Ｘ）が予め記憶された充電装置１００の壁面から突出した高さ（Ｈ）と同じである場合には、同障害物が充電装置１００であると判断し、自走式掃除機１０の充電端子２７ａと、充電装置１００の給電端子１０１とを接続させる走行制御を行う。【選択図】  図１０
2006113952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機構と、操舵および駆動を実現する駆動機構と、前方の障害物を検知する前方障害物センサと、側方の障害物を検知する横壁センサと、車輪の回転数により走行距離を計測するロ−タリ−エンコ−ダとを備えるとともに、充電を行うための充電端子が本体の背面側に設けられた自走式掃除機、並びに、
上記自走式掃除機の充電端子に接続する給電端子を備えるとともに、上記横壁センサにより検出される凹部が形成され、室内の壁面に突出するように設置される充電装置を具備する充電式走行システムにおいて、
上記自走式掃除機は、自動走行を行い、上記充電装置の近傍まで移動した後、上記充電装置の給電端子に上記充電端子を接続させる自動充電手段を具備し、
上記自動充電手段は、室内の壁に沿って走行する壁際走行を行い、同壁際走行中に上記前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたことを受けて、９０度旋回して同壁に対して垂直に走行しつつ上記横壁センサにより上記障害物が検知されている間、上記ロ−タリ−エンコ−ダにて走行距離を計測することにより、上記障害物の奥行きを計測し、その計測結果にモ−タ、上記障害物が上記充電装置であるか否かを判定する充電装置探索手段と、
上記充電装置探索手段により上記充電装置が探索された後、９０度旋回して上記壁と平行に走行し、上記横壁センサにて上記凹部が検出されたことを受けて、上記自走式掃除機を停止させることにより、上記充電装置と上記自走式掃除機との位置合わせを行う位置合わせ手段とを具備し、
上記位置合わせ手段による位置合わせが行われた後、９０度旋回して上記自走式掃除機本体の後側に設けられた上記充電端子と、上記充電装置の給電端子とを対向させた後、上記自走式掃除機本体を後退させて上記充電端子と給電端子との接続を行うように構成されたことを特徴とする充電式走行システム。
【請求項２】
操舵および駆動を実現する駆動機構と、前方の障害物を検知する前方障害物センサと、側方の障害物を検知する横壁センサと、充電を行うための充電端子とを備える走行機、並びに、
上記走行機の充電端子に接続する給電端子を備え、室内の壁面に突出するように設置される充電装置を具備する充電式走行システムにおいて、
上記走行機は、自動走行を行い、上記充電装置の近傍まで移動した後、上記充電装置の給電端子に上記充電端子を接続させる自動充電手段を具備し、
上記自動充電手段は、室内の壁に沿って走行する壁際走行を行い、同壁際走行中に上記前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたことを受けて、９０度旋回して同壁に対して垂直に走行しつつ同障害物の奥行きを計測し、その計測結果に基づいて、上記障害物が上記充電装置であるか否かを判定する充電装置探索手段を具備することを特徴とする充電式走行システム。
【請求項３】
上記走行機が具備する車輪の回転数により走行距離を計測するロ−タリ−エンコ−ダを具備し、
上記充電装置探索手段は、上記壁際走行中に上記前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたことを受けて、９０度旋回して同壁に対して垂直に走行しつつ上記横壁センサにより上記障害物が検知されている間、上記ロ−タリ−エンコ−ダにて走行距離を計測することにより、上記障害物の奥行きを計測することを特徴とする請求項２に記載の充電式走行システム。
【請求項４】
上記充電装置には、上記走行機の上記横壁センサにより検出される凹部が形成されており、
上記自動充電手段は、上記充電装置探索手段により上記充電装置が探索された後、９０度旋回して上記壁と並行に走行し、上記横壁センサにて上記凹部が検出されたことを受けて、上記走行機を停止させることにより、上記充電装置と上記走行機との位置合わせを行う位置合わせ手段を具備することを特徴とする請求項３に記載の充電式走行システム。
【請求項５】
上記充電端子は、上記走行機本体の後側に設けられており、
上記自動充電手段は、上記位置合わせ手段による位置合わせが行われた後、９０度旋回して上記走行機本体の後側に設けられた上記充電端子と、上記充電装置の給電端子とを対向させた後、上記走行機本体を後退させて上記充電端子と給電端子との接続を行うことを特徴とする請求項４に記載の充電式走行システム。
【請求項６】
上記走行機は、掃除機構を具備する自走式掃除機であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１に記載の充電式走行システム。
【請求項７】
上記自動充電手段による自動充電が行われている間、上記掃除機構を停止させることを特徴とする請求項６に記載の充電式走行システム。
【請求項８】
上記走行機は、撮像センサと、
上記撮像センサからの撮像信号を解析することにより、同撮像センサにて不審者が撮像されたか否かを判定する不審者判定手段とを具備することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１に記載の充電式走行システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電式走行システムに関し、特に、掃除機構を備えた本体と、操舵と駆動を実現する駆動機構とを備える自走式掃除機と、同自走式掃除機の充電を行う充電装置とからなるシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵および駆動を実現する駆動機構を具備する走行機、および、同自走機に対して充電を行う充電装置からなる充電式走行システムについて、走行機の電池残量が少なくなったときに、走行機を充電装置まで自動走行させて充電を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開２００２−４５３２０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８７８号公報
【特許文献３】特開平７−８４２８号公報
【特許文献４】特開平４−９６７１９号公報
【特許文献５】特開平４−５３５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来技術のうち、特許文献３および特許文献５に記載の充電式走行システムでは、走行機を充電装置に誘導するための誘導装置が充電装置側に設けられているものであり、充電装置のコストが高くなってしまう問題がある。また、特許文献４に記載の充電式走行システムは、走行機側の移動量から走行機の現在位置を算出し、同現在位置と、予め記憶されている充電装置の設置位置とに基づいて走行機を充電装置まで自動走行させるものであるが、走行機の移動量から走行機の現在位置を算出する際に誤差が発生し易く、正確に充電装置の位置まで自動走行させることが困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたものであり、コストの高騰を抑制するとともに、正確に充電装置まで走行機を自動走行させ、確実に充電を行うことが可能な充電式走行システム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】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項２にかかる発明は、掃除機構を備えた本体と、操舵および駆動を実現する駆動機構と、前方の障害物を検知する前方障害物センサと、側方の障害物を検知する横壁センサと、充電を行うための充電端子とを備える走行機、並びに、
上記走行機の充電端子に接続する給電端子を備え、室内の壁面に突出するように設置される充電装置を具備する充電式走行システムにおいて、
上記走行機は、自動走行を行い、上記充電装置の近傍まで移動した後、上記充電装置の給電端子に上記充電端子を接続させる自動充電手段を具備し、
上記自動充電手段は、室内の壁に沿って走行する壁際走行を行い、同壁際走行中に上記前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたことを受けて、９０度旋回して同壁に対して垂直に走行しつつ同障害物の奥行きを計測し、その計測結果に基づいて、上記障害物が上記充電装置であるか否かを判定する充電装置探索手段を具備する構成としてある。
【０００６】
上記のように構成した請求項２において、充電式走行システムは、走行機と充電装置とから構成されており、上記走行機は、操舵および駆動を実現する駆動機構と、前方の障害物を検知する前方障害物センサと、側方の障害物を検知する横壁センサと、充電を行うための充電端子とを具備しおり、また、上記充電装置は、上記走行機の充電端子に接続する給電端子を備えるとともに、室内の壁面に突出するように設置される。
また、上記走行機は、自動走行を行い、上記充電装置の給電端子に充電端子を接続させる自動充電手段を具備している。すなわち、上記走行機は、電池残量が少なくなったときや、所定の充電開始指示があったことを受けて、充電装置から離れた位置を走行している走行機が同充電装置まで自動走行するとともに、充電装置側の給電端子に、走行機側の充電端子を接続させて充電を行う帰巣制御を行うのである。
【０００７】
そして、上記自動充電手段は、室内の壁に沿って走行する壁際走行を行い、同壁際走行中に上記前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたことを受けて、９０度旋回して同壁に対して垂直に走行しつつ同障害物の奥行きを計測し、その計測結果に基づいて、上記障害物が充電装置であるか否かを判定する充電装置検索手段を具備している。すなわち、請求項２にかかる充電式走行システムでは、走行機が壁際を走行しながら、同壁際に設置されている充電装置を探索するのである。そのため、走行機を誘導するための誘導装置を充電装置側に設置する必要がなく、充電式走行システムのコストの高騰を抑制することが可能となる。また、走行機が充電装置の探索を行うので、充電装置が設置されている位置まで正確に走行機を移動させることが可能となる。
【０００８】
また、請求項３にかかる発明は、上記走行機が具備する車輪の回転数により走行距離を計測するロ−タリ−エンコ−ダを具備し、
上記充電装置探索手段は、上記壁際走行中に上記前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたことを受けて、９０度旋回して同壁に対して垂直に走行しつつ上記横壁センサにより上記障害物が検知されている間、上記ロ−タリ−エンコ−ダにて走行距離を計測することにより、上記障害物の奥行きを計測する構成としてある。
上記のように構成した請求項３において、横壁センサにより充電装置の壁面から突出している部分の奥行きを検知されている間、上記ロ−タリ−エンコ−ダにより走行距離を計測する方法により、上記障害物の奥行きを計測し、その計測結果に基づいて同障害物が充電装置であるか否かを判定することが可能となる。
【０００９】
また、請求項４にかかる発明は、上記充電装置には、上記走行機の上記横壁センサにより検出される凹部が形成されており、
上記自動充電手段は、上記充電装置探索手段により上記充電装置が探索された後、９０度旋回して上記壁と並行に走行し、上記横壁センサにて上記凹部が検出されたことを受けて、上記走行機を停止させることにより、上記充電装置と上記走行機との位置合わせを行う位置合わせ手段を具備する構成としてある。
上記のように構成した請求項４において、例えば、充電端子が具備する給電端子の直下に上記凹部を形成しておくことにより、同凹部を検出した走行機が停止したときに、同走行機は、上記給電端子と対向する位置に停止することとなり、上記充電装置と上記走行機との位置合わせを行うことが可能となる。
【００１０】
また、請求項５にかかる発明は、上記充電端子が、上記走行機本体の後側に設けられており、
上記自動充電手段が、上記位置合わせ手段による位置合わせが行われた後、９０度旋回して上記走行機本体の後側に設けられた上記充電端子と、上記充電装置の給電端子とを対向させた後、上記走行機本体を後退させて上記充電端子と給電端子との接続を行う構成としてある。
上記のように構成した請求項５において、９０度旋回した後、本体をそのまま後退させるだけで充電端子と給電端子との接続を行うことが可能となる。
【００１１】
また、請求項６にかかる発明は、上記走行機は、掃除機構を具備する自走式掃除機である構成としてある。
上記のように構成した請求項６において、掃除機を持ち歩いて掃除を行う必要がなくなるため、掃除を行う使用者の負担を軽減することが可能となる。
【００１２】
また、請求項７にかかる発明は、上記上自動充電手段による自動充電が行われている間、上記掃除機構を停止させる構成としてある。
上記のように構成した請求項７において、自動充電が行われている間（例えば、壁際走行中）の消費電力を抑えることが可能となる。
【００１３】
また、請求項８にかかる発明は、上記走行機が、撮像センサと、
上記撮像センサからの撮像信号を解析することにより、同撮像センサにて不審者が撮像されたか否かを判定する不審者判定手段とを具備する構成としてある。
上記のように構成した請求項８において、防犯機能を備えた走行機とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項２にかかる発明によれば、製造コストの高騰を抑制することが可能となり、また、充電装置が設置されている位置まで正確に走行機を移動させることが可能となる。
また、請求項３にかかる発明によれば、横壁センサにより充電装置の壁面から突出している部分の奥行きを検知されている間、上記ロ−タリ−エンコ−ダにより走行距離を計測する方法により、上記障害物の奥行きを計測し、その計測結果に基づいて同障害物が充電装置であるか否かを判定することが可能となる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、充電装置と走行機との位置合わせを行うことが可能となる。
さらに、請求項５にかかる発明によれば、９０度旋回した後、本体をそのまま後退させるだけで充電端子と給電端子との接続を行うことが可能となる。
さらに、請求項６にかかる発明によれば、掃除機を持ち歩いて掃除を行う必要がなくなるため、掃除を行う使用者の負担を軽減することが可能となる。
さらに、請求項７にかかる発明によれば、自動充電が行われている間の消費電力を抑えることが可能となる。
さらに、請求項８にかかる発明によれば、防犯機能を備えた走行機とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）自走式掃除機の外観：
（２）自走式掃除機の内部構成：
（３）自走式掃除機の動作：
（４）各種変形例：
（５）まとめ：
【００１６】
（１）自走式掃除機の外観：
図１は、本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図であり、図２は、図１に示した自走式掃除機の裏面図である。なお、図１において、矢印Ａにより示した方向が自走式掃除機の前進時の進行方向である。図１に示すように、本発明にかかる自走式掃除機１０は、略円柱形状の本体ＢＤを備えており、本体ＢＤの裏側に設けられた２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌ（図２参照）が個別に駆動されることにより、直進、後退および旋回を行うことが可能となっている。また、本体ＢＤの前面側中央部分には、撮像センサとしての赤外線ＣＣＤセンサ７３が設けられている。
【００１７】
また、赤外線ＣＣＤセンサ７３の下側には、前方障害物センサとしての７つの超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｇ）が設けられている。超音波センサ３１は、超音波を発生する発信部と、同発信部から発せられ、前方の壁に反射して戻ってくる超音波を受信する受信部とを備え、発信部から発せられた超音波が受信部により受信されるまでの時間から、壁までの距離を算出することができるようになっている。これら７つの超音波センサ３１のうち、本体ＢＤの前面側中央に超音波センサ３１ｄが設けられており、超音波センサ３１ａおよび超音波センサ３１ｇ、超音波センサ３１ｂおよび超音波センサ３１ｆ、超音波センサ３１ｃおよび超音波センサ３１ｅは、それぞれ左右対称に設けられている。本体ＢＤの進行方向が前方の壁に対して垂直であるときには、左右対称に設けられた超音波センサ３１のによりそれぞれ計測された距離が同一となる。
【００１８】
また、本体ＢＤの前面側の左右両側には、人体センサとしての焦電センサ３５（３５ａ、３５ｂ）がそれぞれ設けられている。焦電センサ３５ａ、３５ｂは、人体から発生する赤外線を検出することにより、本体ＢＤの近傍に存在する人物を検知することが可能である。なお、図１には示していないが、本体ＢＤの裏側の左右両側にも、焦電センサ３５（３５ｃ、３５ｄ）がそれぞれ設けられており、本体ＢＤの周囲３６０°が検出範囲となるように構成されている。
【００１９】
図２において、本体ＢＤの裏側中央の左右両端部には、２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌがそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側の前側（進行方向側）には、３つの補助輪１３がそれぞれ設けられている。さらに、本体ＢＤの裏側の右上、右下、左上、左下には、路面の凹凸や段差を検知する段差センサ１４がそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側中央より下側には、メインブラシ１５が設けられている。このメインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２（図示せず）により回転駆動され、路面上の塵埃を掻き出すことができる。また、メインブラシ１５が取り付けられている部分の開口は、吸引口であり、メインブラシ１５により塵埃を掻き出しながら、同掻き出された塵埃が吸引口に吸引されるようになっている。また、本体ＢＤの裏側の右上および左上側には、サイドブラシ１６がそれぞれ設けられている。
なお、本発明にかかる自走式掃除機１０は、図１および図２に示した超音波センサ３１、焦電センサ３５、段差センサ１４の他にも各種のセンサを備えているが、それらについては、後に図面（図７）を用いて説明する。
【００２０】
図３は、図１、図２に示した自走式掃除機の背面図であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。図３、図４に示すように、円柱形状を有する本体ＢＤの周面であって、本体ＢＤの背面側には、後述する充電装置１００に接続して充電を行うための充電端子２７ａが形成されている。一方、図４に示すように、本体ＢＤの内部には、バッテリ−２７が設けられている。このバッテリ−２７の後端には、断面視Ｖ字形状の凹部２７ｂが形成されており、充電端子２７ａは、この凹部２７ｂに設けられている。
【００２１】
図５は、本発明にかかる充電装置が取り付けられている様子を示す図であり、図６は、図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。図５に示すように、充電装置１００が、壁面Ｗにおける床面Ｆから所定の高さに取り付けられている。この充電装置１００は、図示しないプラグを備えており、壁Ｗに設置された図示しないコンセントに同プラグを挿入することにより取り付けられ、充電可能となる。図６に示すように、充電装置１００は、先端に断面視Ｖ字形状の凸部１０３が形成されており、この凸部１０３に給電端子１０１が設けられている。この充電装置１００が壁面Ｗに設置されたときには、壁面Ｗから前方に所定の幅（Ｈ）だけ突出した状態となる。また、給電端子１０１の下側部分には、位置合わせ用の凹部１０２が設けられている。この凹部１０２は、後述するフォトリフレクタからなる横壁センサ３６（３６Ｒ、３６Ｌ）により検出されるものであり、自走式掃除機１０と充電装置１００との位置合わせを行うためのものである。この位置合わせについては後に詳述する。
【００２２】
（２）自走式掃除機の内部構成：
図３は、図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。同図において、本体ＢＤには、制御部としてＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ２２がバス２４を介して接続されている。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に記憶されている制御プログラムおよび各種パラメ−タテ−ブルに従い、ＲＡＭ２２をワ−クエリアとして使用して各種の制御を実行する。
【００２３】
本体ＢＤは、バッテリ−２７を有しており、ＣＰＵ２１は、バッテリ−監視回路２６を介してバッテリ−２７の残量をモニタ−可能となっている。また、バッテリ−２７は、上述した充電装置１００から充電を行うための充電端子２７ａを備えている。この充電端子２７ａには、充電装置１００の給電端子１０１が接続されて充電が行われる。バッテリー監視回路２６は主にバッテリー２７の電圧を監視して残量を検知する。また、本体ＢＤはバス２４と接続する音声回路２９ａを有しており、同音声回路２９ａにて生成した音声信号に応じてスピーカ２９ｂが音声を発する。
【００２４】
また、本体ＢＤは、前方障害物センサとしての超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｇ）と、人体センサとしての焦電センサ３５（３５ａ〜３５ｄ）と、段差センサ１４とをそれぞれ備えている（図１、図２参照）。また、本体ＢＤは、図１、図２に示していない他のセンサとして、側方の壁を検出する横壁センサ３６Ｒ、３６Ｌを備えている。この横壁センサ３６Ｒ、３６Ｌは、赤外線を発する出光部と壁により反射した赤外線を受光する受光部とを具備するフォトリフレクタからなるものであるが、本発明に適用される横壁センサとしては、他に超音波センサ等を用いることが可能である。さらに、本体ＢＤは、上記他のセンサとして、ジャイロセンサ３７を備えている。ジャイロセンサ３７は、本体ＢＤの進行方向の変化に起因する角速度の変化を検出する角速度センサ３７ａを備え、角速度センサ３７ａにより検出されたセンサ出力値を積算することにより本体ＢＤの向いている方向角を検出することが可能である。
【００２５】
本発明にかかる自走式掃除機１０は、駆動機構として、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌ
、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌ、および、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌと上述した駆動輪１２Ｒ、１２Ｌとの間に介装される図示しないギアユニットとを備えている。駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌは、旋回走行を行う際に回転方向と回転角度とが、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌによって詳細に駆動制御される。各モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌは、ＣＰＵ２１からの制御指示に応じて対応する駆動信号を出力する。なお、ギアユニットや駆動輪１２Ｒ、１２Ｌは各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
【００２６】
また、本体ＢＤは、ロ−タリ−エンコ−ダ３８を具備している。このロ−タリ−エンコ−ダ３は、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌと一体的に取り付けられており、駆動輪１２Ｒ、１２Ｌの回転数から、本体ＢＤの走行距離を算出することができるようになっている。
なお、ロータリーエンコーダは駆動輪と直結させず、駆動輪の近傍に自由回転可能な従動輪を取り付け、同従動輪の回転量をフィードバックさせることによって駆動輪にスリップが生じているような場合でも現実の回転量を検知できるようにしても良い。また、加速度センサ４４はＸＹＺ三軸方向における加速度を検知し、検知結果を出力する。ギアユニットや駆動輪は各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
【００２７】
本発明にかかる自走式掃除機１０における掃除機構は、本体ＢＤの裏面側に設けられた２のサイドブラシ１６（図２参照）と、本体ＢＤの裏面中央部分に設けられたメインブラシ１５（図２参照）と、同メインブラシ１５により掻き出される塵埃を吸引してダストボックス９０内に格納する吸引ファン（図示せず）とから構成されている。メインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２により駆動され、また、上記吸引ファンは、吸引モ−タ５５により駆動される。メインブラシモ−タ５２、吸引モ−タ５５には、それぞれモ−タドライバ５４、５６から駆動電力が供給される。メインブラシ１５を使用した清掃は、床面の状況やバッテリ−の状況やユ−ザ−の指示等に応じてＣＰＵ２１が適宜判断して制御するようにしている。
【００２８】
本体ＢＤは、無線ＬＡＮモジュ−ル６１を有しており、ＣＰＵ２１は、所定のプロトコルに従って外部ＬＡＮと無線によって通信可能となっている。無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、図示しないアクセスポイントの存在を前提として、同アクセスポイントは、ル−タ等を介して外部の広域ネットワ−ク（例えば、インタ−ネット）に接続可能な環境となっていることとする。従って、インタ−ネットを介した通常のメ−ルの送受信やＷＥＢサイトの閲覧といったことが可能である。なお、無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、規格化されたカ−ドスロットと、同スロットに接続された規格化された無線ＬＡＮカ−ド等から構成されている。むろん、カ−ドスロットは、他の規格化されたカ−ドを接続することも可能である。
【００２９】
また、本体ＢＤは、赤外線ＣＣＤセンサ７３と、赤外線光源７２とを備えている。赤外線ＣＣＤセンサ７３にて生成された撮像信号は、バス２４を介してＣＰＵ２１に送出され、ＣＰＵ２１にて同撮像信号を対象とした各種処理が行われる。赤外線ＣＣＤセンサ７３は、正面を撮像可能な光学系を有しており、同光学系にて実現される視野から入力される赤外線に応じて電気信号を生成する。具体的には、上記光学系による結像位置における各画素に対応して配列された多数のフォトダイオードが備えられ、各フォトダイオードが入力された赤外線の電気エネルギ−に応じた電気信号を生成する。そして、ＣＣＤ素子は、画素毎に生成した電気信号を一時的に記憶し、各画素について電気信号が連続する撮像信号を生成する。そして、同生成された撮像信号を適宜、ＣＰＵ２１に対して出力する。
【００３０】
（３）自走式掃除機の動作：
次に、本発明にかかる自走式掃除機１０の動作について説明する。
本発明にかかる自走式掃除機１０は、ＲＯＭ２３等に予め記憶された制御プログラムに従って自動走行しながら掃除を行うことが可能なように構成されている。自動走行しながらの清掃中に、壁や床面の凹凸がセンサにより検知されたときには、上述した制御プログラムに基づいて、走行制御が行われる。
【００３１】
以下、実施形態にかかる自走式掃除機１０により実行される自動掃除実行処理を、図８に示すフロ−チャ−トに基づいて説明する。図８は、自動掃除実行処理の流れを示すフロ−チャ−トであり、図９は、同自動掃除実行処理が行われているときに自走式掃除機１０が走行する走行順路の一例を模式的に示す図である。まず、ステップＳ２００において、清掃走行を行う。このステップＳ２００の処理において、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Lを駆動させて本体ＢＤの直進走行を行わせながら自走式掃除機１０が備える各種のセンサの検知結果を入力して同検知結果に基づく駆動制御を行い、さらに、メインブラシモ−タ５２、吸引モ−タ５５を駆動させて清掃作業を行わせる。また、ジャイロセンサ３７により検出された本体ＢＤの方向角の変化を検知したときには、駆動輪モ−タ４２Ｒ、または、駆動輪モ−タ４２Ｌの駆動制御を行うことにより本体ＢＤの進行方向を補正し、本体ＢＤの直進走行を維持させる。
【００３２】
ステップＳ２００の処理を実行すると、次に、ステップＳ２１０において、前方の壁を検知したか否かを判断する。すなわち、超音波センサ３１により本体ＢＤの進行方向に位置する壁が検知されたか否かを判断する。ステップＳ２１０において前方の壁が検知されたと判断した場合、次に、ステップＳ２３０において、本体ＢＤを９０度回転させる。この処理が行われると、本体ＢＤが壁に対して並行に走行するようになる。例えば、図６に示す本体ＢＤの清掃開始位置から清掃走行を開始して、図中、上側の壁を検知したときには、本体ＢＤを右に９０度回転させる。ステップＳ２３０の処理を実行すると、次に、ステップＳ２４０において壁際走行を行う。この処理において、メインブラシモ−タ５２、吸引モ−タ５５を駆動させて清掃作業を行わせつつ、ジャイロセンサ３７により壁に対して平行となるように進行方向を制御しながら清掃走行を行う。そして、ステップＳ２４０により壁際走行が所定距離行われると、次に、ステップＳ２５０において、再度、本体ＢＤを９０度回転させる処理を行う。図６において、本体ＢＤが上側の壁際に沿って所定距離走行した後、再度、本体ＢＤを右に９０度回転させることにより、壁に対して垂直であり、且つ、壁から離れる向きに本体ＢＤが走行することとなる。
【００３３】
ステップＳ２５０の処理を実行するか、または、ステップＳ２１０において壁を検知しなかったと判断した場合、次に、ステップＳ２６０において、バッテリ−２７の残量が減少したか否かを判断する。この処理において、バッテリ−監視回路２６により検知されたバッテリ−２７の残量が所定の基準値を下回っているか否かを判断する。ステップＳ２６０においてバッテリ−２７の残量が減少したと判断した場合には、ステップＳ２７０において自動充電処理を実行する。この処理は、掃除を行う部屋における所定の壁に設置された充電装置１００まで本体ＢＤを自動走行させ、本体ＢＤの充電端子２７ａを充電装置１００の給電端子１０１に接続し、充電を行う処理である。この自動充電処理については、後に図面（図１０〜図１２）を用いて詳述する。
【００３４】
ステップＳ２７０の処理を実行するか、または、ステップＳ２６０においてバッテリ−の残量が減少していないと判断した場合、次に、ステップＳ２８０において、清掃作業を終了する旨の指示があったか否かを判断し、指示がなかったと判断した場合には処理をステップＳ２００に戻す一方、指示があったと判断した場合には自動掃除実行処理を終了させる。
【００３５】
次に、図８に示したフロ−チャ−トのステップＳ２７０において呼び出されて実行される自動充電処理について説明する。図１０は、図８に示したフロ−チャ−トのステップＳ２７０において呼び出されて実行される自動充電処理の流れを示すフロ−チャ−トであり、図１１、図１２は、図１０に示した自動充電処理が実行されているときの自走式掃除機１０の動作を模式的に示す図である。
【００３６】
図１０に示す自動充電処理が開始されると、まず、ステップＳ３００において、自走式掃除機１０が具備する掃除機構を停止させる処理を実行する。具体的には、モ−タドライバ５４を制御して、メインブラシ１５を駆動するメインブラシモ−タ５２を停止させるとともに、モ−タドライバ５６を制御して吸引モ−タ５５を停止させる。次に、ステップＳ３１０において、直進走行を行う。すなわち、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌを駆動させて本体ＢＤの直進走行を行わせるのである。
【００３７】
ステップＳ３１０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３２０において、前方の壁が検知されたか否かを判断する。すなわち、超音波センサ３１により前方の壁が検知されたか否かを判断する。ステップＳ３２０において前方の壁が検知されていないと判断した場合には処理をステップＳ３１０に戻し直進走行を継続させる一方、前方の壁が検知されたと判断した場合には、次に、ステップＳ３３０において、本体ＢＤの壁際走行を行わせる。具体的には、前方の壁に接近した後に本体ＢＤを９０度回転させ、更にその後、同壁と平行になるように直進走行を行わせる。
【００３８】
ステップＳ３３０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３４０において前方の障害物が検知されたか否かを判断する。すなわち、ステップＳ３３０の処理による壁際走行中に、超音波センサ３１により前方の障害物が検知されたか否かを判断する。ステップＳ３４０において前方の障害物が検知されていないと判断した場合には、処理をステップＳ３３０に戻して壁際走行を継続させる一方、前方の障害物が検知されたと判断した場合には、次に、ステップＳ３５０において、壁と反対側を向くように本体ＢＤを９０度回転させる。
【００３９】
ステップＳ３５０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３６０において、本体ＢＤの走行距離を計測する処理を実行する。この処理において、本体ＢＤを直進走行させつつ、横壁センサ３６にて側方の障害物（ステップＳ３４０において検知された障害物）が検知されている間、ロ−タリ−エンコ−ダ３８にて本体ＢＤの走行距離を計測する処理を実行する。このステップＳ３６０の処理により、障害物の奥行きを計測することが可能となるのである。
【００４０】
ステップＳ３６０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３７０において、走行距離（Ｘ）が、充電装置１００が壁面から突出している幅（Ｈ）と同じであるか否かを判断する。具体的には、上述したステップＳ３６０の処理によりロ−タリ−エンコ−ダ３８にて計測された走行距離（Ｘ）が、壁面に設置された充電装置が同壁面から前方の突出している幅（Ｈ）と同じであるか否かを判断する。すなわち、ステップＳ３４０の処理により検知された障害物が壁面に設置された充電装置であるか否かを判断するのである。なお、充電装置が壁面から突出している幅（Ｈ）は、自走式掃除機１０のＲＯＭ２３等に予め記憶されており、この幅（Ｈ）と計測された走行距離（Ｘ）との比較を行うのである。上述したステップＳ３１０〜Ｓ３７０の処理を実行するとき、自走式掃除機１０は、充電装置探索手段として機能する。
【００４１】
ステップＳ３７０において、走行距離（Ｘ）が幅（Ｈ）と同じではないと判断した場合には、処理をステップＳ３３０に戻す一方、走行距離（Ｘ）が幅（Ｈ）と同じであると判断した（上記障害物が充電装置１００であると判断した）場合には、次に、ステップＳ３８０において、充電装置１００側を向くように本体ＢＤを９０度回転させ、その後、ステップＳ３９０において本体ＢＤを直進走行させる処理を行う。このステップＳ３８０、Ｓ３９０の処理が行われると、壁面と平行で、且つ、充電装置１００に近づくように本体ＢＤが走行するのである。
【００４２】
ステップＳ３９０の処理を実行すると、次に、ステップＳ４００において、充電装置１００に形成された位置合わせ用の凹部１０２（図５参照）が検出されたか否かを判断する。すなわち、自走式掃除機１０が具備する横壁センサ３６（３６Ｒ、３６Ｌ）のいずれかにより、充電装置１００に形成された凹部１０２が検知されたか否かを判断するのである。なお、横壁センサ３６が凹部１０２を検知する方法としては、以下の方法を挙げることができる。
凹部１０２は、充電装置１００の凹部１０２以外の箇所よりも、横壁センサ３６から離れた位置で赤外線が反射されることとなるため、凹部１０２と凹部１０２以外の箇所とでは、横壁センサ３６のセンサ出力値が異なることとなる。これを利用して、ステップＳ４０の処理では、凹部１０２にて赤外線が反射したときの横壁センサ３６のセンサ出力値の違いを検知することにより、凹部１０２の存在を検知するのである。
【００４３】
ステップＳ４００において凹部１０２が検知されていないと判断した場合には、処理をステップＳ３９０に戻して直進走行を継続させる一方、凹部１０２が検知されたと判断した場合には、次に、ステップＳ４１０において、壁と反対側を向くように本体ＢＤを９０度回転させる処理を行う。この処理が行われると、本体ＢＤの背面側に設けられた充電端子２７ａが、充電装置１００の給電端子１０１と対向する。
【００４４】
ステップＳ４１０の処理を実行すると、次に、ステップＳ４２０において、本体ＢＤのバック走行を行う。この処理により、本体ＢＤがバック走行すると、本体ＢＤに設けられた充電端子２７ａと、充電装置１００の給電端子１０１とが接近するのである。
ステップＳ４２０の処理を実行すると、次に、ステップＳ４３０において、本体ＢＤの充電端子２７ａと、充電装置１００の給電端子１０１とが接続されたか否かを判断する。接続されていないと判断した場合には、処理をステップＳ４２０に戻して本体ＢＤのバック走行を継続させる一方、接続されたと判断した場合には、ステップＳ４４０において、充電端子２７ａと給電端子１０１とが接続された状態で充電を開始させる。そして、ステップＳ４４０の処理を実行すると、自動充電処理を終了させる。
【００４５】
以下、図１０に示した自動充電処理が実行されているときの具体例を図１１、図１２を用いて説明する。まず、バッテリ−２７の残量が少なくなったことが検知されると、自動掃除を中断するとともに、本体ＢＤの掃除機構を停止させ（ステップＳ３００）、本体ＢＤの直進走行を行う（ステップＳ３１０）。そして、超音波センサ３１により前方の壁が検知されると、同壁に接近し、図１１のＡ地点にて本体ＢＤを９０度回転させて壁際走行を行う（ステップＳ３３０）。
【００４６】
壁際走行を行うと、図１１に示すように、充電装置１００に接近するのであるが、充電装置１００に接近すると、その充電装置１００が障害物として超音波センサ３１により検知される（ステップＳ３４０）。そして、前方の障害物（充電装置１００）の近傍（図１２のＢ地点）に接近した後、壁面Ｗと反対側を向くように本体ＢＤを９０度回転させ（ステップＳ３５０）、壁面Ｗから遠ざかるように本体ＢＤを走行させつつ上記障害物（充電装置１００）の奥行きを計測する（ステップＳ３６０）。この計測結果（走行距離Ｘ）は、充電装置１００が壁面から突出している幅（Ｈ）と同じであるので、充電装置１００であると判断される（ステップＳ３７０のＹＥＳ）。
【００４７】
上記障害物が充電装置１００であると判断されると、まず、図１２のＣ地点まで本体ＢＤを走行させた後、同Ｃ地点にて充電装置１００側を向くように本体ＢＤを９０度回転させ（ステップＳ４１０）、壁面Ｗと平行に走行しつつ充電装置１００に形成された凹部１０２の検出を行う（ステップＳ３９０、Ｓ４００）。凹部１０２が検出されると、その位置（図１０のＤ地点）にて、壁面Ｗと反対側を向くように本体ＢＤを９０度回転させる（ステップＳ４１０）。このとき、本体ＢＤに形成された充電端子２７ａと、充電装置１００の給電端子１０１とが対向することとなる。そして、本体ＢＤをバック走行させて（ステップＳ４２０）、充電端子２７ａと給電端子１０１とを接続し充電を行うのである。
【００４８】
（４）各種変形例：
上述した実施形態においては、前方障害物センサが超音波センサである場合について説明したが、本発明に適用される前方障害物センサとしては、前方の障害物を検知することができるものであれば、超音波センサに限定されるものではなく、赤外線の出光部と受光部とを具備する赤外線センサ（フォトリフレクタ）等であってもよい。また、実施形態では、横壁センサがフォトリフレクタである場合について説明したが、この横壁センサについても、側方の壁等の障害物を検知することができるものであれば、特に限定されるものではなく、超音波センサ等であってもよい。
【００４９】
また、上述した実施形態においては、充電装置に形成された凹部にて自走式掃除機と充電装置との位置合わせを行う場合について説明したが、自走式掃除機側で検知することができるものであれば、上述した凹部に限定されるものではなく、例えば、凸部であってよく、所定のパタ−ンにて凹凸が形成された部材であってもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態においては、充電式走行システムを構成する走行機が、掃除機構を具備する自走式掃除機である場合について説明したが、本発明に適用される走行機としては、これに限定されるものではなく、掃除機構を有さないものであってもよい。また、不審者を検知する撮像センサ（赤外線ＣＣＤセンサ７３）を具備しないものであってもよい。
【００５１】
（５）まとめ：
以上、説明したように、実施形態にかかる充電式走行システムでは、自走式掃除機１０のバッテリ−２７の残量が少なくなると、自動掃除を中断するとともに掃除機構を停止させ、壁際走行を行いつつ前方の障害物が検知されると、横壁センサ３６により同障害物が検知されている間、ロ−タリ−エンコ−ダ３８にて本体ＢＤの走行距離を計測することにより、同障害物の奥行きを計測する。そして、計測された走行距離（Ｘ）が予め記憶された充電装置１００の壁面から突出した高さ（Ｈ）と同じである場合には、同障害物が充電装置１００であると判断し、自走式掃除機１０の充電端子２７ａと、充電装置１００の給電端子１０１とを接続させる走行制御を行うように構成されている。そのため、自走式掃除機１０を誘導するための誘導装置を充電装置１００側に設置する必要がなく、充電式走行システムのコストの高騰を抑制することが可能となる。また、自走式掃除機１０が充電装置１００の探索を行うので、充電装置１００が設置されている位置まで正確に自走式掃除機１０を移動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図である。
【図２】図１に示した自走式掃除機の裏面図である。
【図３】図１、図２に示した自走式掃除機の背面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明にかかる充電装置が取り付けられている様子を示す図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。
【図８】自走式掃除機において実行される自動掃除実行処理の流れを示すフロ−チャ−トである。
【図９】図８に示した自動掃除実行処理が行われているときに自走式掃除機が走行する走行順路の一例を示す図である。
【図１０】図８に示したフロ−チャ−トのステップＳ２７０において呼び出されて実行される自動充電処理の流れを示すフロ−チャ−トである。
【図１１】図１０に示した自動充電処理が実行されているときの自走式掃除機の動作を示す図である。
【図１２】図１０に示した自動充電処理が実行されているときの自走式掃除機の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…自走式掃除機
１２Ｒ、１２Ｌ…駆動輪
１４…段差センサ
２１…ＣＰＵ
２２…ＲＡＭ
２３…ＲＯＭ
２６…バッテリ−監視回路
２７…バッテリ−
２７ａ…充電端子
３１（３１ａ〜３１ｇ）…超音波センサ
３５（３５ａ〜３５ｄ）…焦電センサ
３６Ｒ、３６Ｌ…横壁センサ
３７…ジャイロセンサ
３７ａ…角速度センサ
３８…ロ−タリ−エンコ−ダ
１００…充電装置
１０１…給電端子
１０２…凹部
【図１】
2006113952.tif 000003
【図２】
2006113952.tif 000004
【図３】
2006113952.tif 000005
【図４】
2006113952.tif 000006
【図５】
2006113952.tif 000007
【図６】
2006113952.tif 000008
【図７】
2006113952.tif 000009
【図８】
2006113952.tif 000010
【図９】
2006113952.tif 000011
【図１０】
2006113952.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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