(57)【要約】【課題】簡単な構成で仮想壁を認識し、自走式掃除機を未清掃領域に導くこと。【解決手段】床面を自走する走行部を備え、前記走行部は、床面にそれぞれ赤外線を照射してその反射光を検出する第１および第２赤外線センサと、前記床面の塵埃を吸引除去する清掃部と、走行部と清掃部の制御プログラムを格納する格納部と、前記赤外線センサの出力と前記制御プログラムに基づいて前記走行部と清掃部を制御する制御部とを搭載し、前記制御部は、前記走行部の走行中に第１および第２赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させることを特徴とする自走式掃除機。【選択図】図１０
2018041253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面を自走する走行部を備え、前記走行部は、床面にそれぞれ赤外線を照射してその反射光を検出する第１および第２赤外線センサと、前記床面の塵埃を吸引除去する清掃部と、走行部と清掃部の制御プログラムを格納する格納部と、前記赤外線センサの出力と前記制御プログラムに基づいて前記走行部と清掃部を制御する制御部とを搭載し、前記制御部は、前記走行部の走行中に第１および第２赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
前記制御部は、第１および第２赤外線センサから得られる光強度が前記所定範囲の上限値より高くなるとき、第１および第２赤外線センサの光照射対象が赤外線反射部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線反射部材から離れる方向であることを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
【請求項３】
前記制御部は、第１および第２赤外線センサから得られる光強度が前記所定範囲の下限値より低くなるとき、第１および第２赤外線センサの光照射対象が赤外線吸収部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線吸収部材から離れる方向であることを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
【請求項４】
前記制御部は、前記走行部の走行中に第１および第２赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲からその範囲外に変化するとき、第１および第２赤外線センサの光照射対象が赤外線反射又は吸収部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線反射又は吸収部材に寄り添う方向であることを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術としては、自走式掃除機の掃除領域外へのオーバーランを防止するために、その境界として床面に設置される仮想壁（バーチャル・ウオール）として、矩形平板を折り曲げた形状を有する濃淡凹凸マーカを収容する透明ケースを床面に固定し、自走式掃除機に備えた反射式光センサによって濃淡マーカへ投射した光の反射光を検出し、検出した反射光の濃淡明度をから、予め求めた回転角度対濃淡明度特性に基づいて、仮想壁に対する自走式掃除機の走行角度を認識し、その後の走行方向を制御するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３４８６６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、従来のこのような自走式掃除機の走行制御においては、仮想壁として、矩形平板を折り曲げた形状を有する濃淡凹凸マーカを収容する透明ケースを床面に固定し、自走式掃除機に備えた反射式光センサによって濃淡マーカへ投射した光の反射光を検出し、検出した反射光の濃淡明度から、予め求めた回転角度対濃淡明度特性に基づいて、仮想壁に対する自走式掃除機の走行角度を認識するため、仮想壁側の構造や掃除機側の仮想壁に対する角度認識の回路構成が複雑になるという問題点があった。
【０００５】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、簡単な構成の仮想壁を使用し、かつ、簡単な方法で仮想壁に対する走行方向を認識し、容易に走行方向を変更することが可能な自走式掃除機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、床面を自走する走行部を備え、前記走行部は、床面にそれぞれ赤外線を照射してその反射光を検出する第１および第２赤外線センサと、前記床面の塵埃を吸引除去する清掃部と、走行部と清掃部の制御プログラムを格納する格納部と、前記赤外線センサの出力と前記制御プログラムに基づいて前記走行部と清掃部を制御する制御部とを搭載し、前記制御部は、前記走行部の走行中に第１および第２赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させることを特徴とする自走式掃除機を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、走行部の走行中に第１および第２赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させるので、仮想壁として赤外線反射部材又は赤外線吸収部材を床面に設置することにより、自走式掃除機は仮想壁に遭遇した時に前記時間差を求め、その時間差に基づいて走行方向を容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施形態１に係る自走式掃除機の上面後方側の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１に示す自走式掃除機の上面前方側の斜視図である。
【図４】図１に示す自走式掃除機の底面側の斜視図である。
【図５】集塵装置を取り出した状態を示す図２対応図である。
【図６】図１に示す自走式掃除機の要部拡大図である。
【図７】図１に示す自走式掃除機の制御系を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施形態１に係る床面検知センサの制御回路の回路図である。
【図９】図８に示す制御回路の各部の波形を示す波形図である。
【図１０】この発明の実施形態１に係る自走式掃除機の走行方向の変更状況を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施形態２に係る自走式掃除機の走行方向の変更状況を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施形態３に係る床面検知センサの制御回路の図８対応図である。
【図１３】図１２に示す制御回路の各部の波形を示す図９対応図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明の自走式掃除機は、床面を自走する走行部を備え、前記走行部は、床面にそれぞれ赤外線を照射してその反射光を検出する第１および第２赤外線センサと、前記床面の塵埃を吸引除去する清掃部と、走行部と清掃部の制御プログラムを格納する格納部と、前記赤外線センサの出力と前記制御プログラムに基づいて前記走行部と清掃部を制御する制御部とを搭載し、前記制御部は、前記走行部の走行中に第１および第２赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲内から範囲外に変化するとき、各光強度の前記範囲外に変化し始めるタイミングの時間差を求め、求めた時間差に対応する方向に前記走行部を走行させることを特徴とする。
【００１０】
前記制御部は、第１および第２赤外線センサから得られる光強度が前記所定範囲の上限値より高くなるとき、第１および第２赤外線センサの光照射対象が赤外線反射部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線反射部材から離れる方向であってもよい。
【００１１】
前記制御部は、第１および第２赤外線センサから得られる光強度が前記所定範囲の下限値より低くなるとき、第１および第２赤外線センサの光照射対象が赤外線吸収部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線吸収部材から離れる方向であってもよい。
【００１２】
前記制御部は、前記走行部の走行中に第１および第２赤外線センサから得られる光強度が予め設定された所定範囲からその範囲外に変化するとき、第１および第２赤外線センサの光照射対象が赤外線反射又は吸収部材であると認識し、前記時間差に対応する走行部の走行方向が前記赤外線反射又は吸収部材に寄り添う方向であってもよい。
【００１３】
この発明の自走式掃除機では、掃除領域外へのオーバーランを防止するために床面に設置される仮想壁（バーチャル・ウオール）として、通常の床面（フローリング、カーペット、畳など）と赤外線反射率が大きく異なる赤外線反射部材又は赤外線吸収部材を好適に用いることができる。赤外線反射部材としては、例えば、幅５〜１０cm、長さ１〜２ｍの帯状のアルミニウム蒸着シートを、赤外線吸収部材としては、例えば、同様のサイズのグラファイトシートを、それぞれ用いることが可能である。なお、アルミニウム蒸着シートやグラファイトシートは、両面接着テープなどを用いて床面に容易に固定することができる。
【００１４】
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施形態１）
自走式掃除機の構成
図１はこの発明に係る自走式掃除機の上面後方側斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１に示される自走式掃除機の上面前方側斜視図、図４は図１に示される自走式掃除機の底面側斜視図、図５は集塵装置が取り出された状態を示す図２対応図である。
【００１６】
図１〜図５に示されるように、実施形態１に係る自走式掃除機（以下、掃除機という）１は、設置された場所の床面（被清掃面）Ｆ（図２）を自走しながら、床面Ｆ上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除するように構成されている。
【００１７】
掃除機１は、円盤状の筐体２を備え、この筐体２の内部および外部に、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、ダストボックス（以下、集塵装置という）３０、電動送風機２２、一対の駆動輪２９、一対の床面検知センサ１３ａ、１３ｂおよび後輪２６などが設けられている。
【００１８】
この掃除機１において、床面検知センサ１３ａ、１３ｂが配置されている部分が前方部、後輪２６が配置されている部分が後方部、集塵装置３０が配置されている部分が中間部である。
【００１９】
筐体２は、前方部における中間部との境界付近の位置に形成された吸込口６を有する平面視円形の底板２ａ（図４）と、筐体２に対して集塵装置３０を出し入れする際に開閉する蓋部３を中間部に有している天板２ｂ（図１）と、底板２ａおよび天板２ｂの外周部に沿って設けられた側板２ｃとを備えている。
【００２０】
また、図４に示す底板２ａには一対の駆動輪２９および後輪２６の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、図１に示す天板２ｂにおける前方部と中間部との境界には排気口７が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側方前部はバンパーとして機能するように、変位可能に設けられている。
【００２１】
また、図１に示されるように、筐体２の天板２ｂにおける後方部には、電源スイッチ（押釦スイッチ）６２と、掃除機１を起動する起動スイッチや後述する集塵量の満杯チェック用のスイッチや各種制御条件を調整する調整部品を備えた入力部（入力パネル）６３と、集塵量の満杯の警報を表示したり、掃除機の状況を表示する表示部（表示パネル）６４を備えている。
【００２２】
また、図３に示すように筐体２の天板２ｂにおける前方部の先端には赤外線検知主センサ１１０が設けられ、側板２ｃの前方部には３つの赤外線検知副センサ１１１ａ〜１１１ｃと１つの超音波測距センサ１１２が設けられている。
【００２３】
赤外線検知主センサ１１０は全方向（３６０°）から入射する赤外線を検知することができ、赤外線検知副センサ１１１ａ〜１１１ｃはそれぞれ前方から所定角度で入射する赤外線を検知することができる。また、超音波測距センサ１１２は超音波を前方へ出射し、その反射によって距離を測定するようになっている。
【００２４】
また、図５は集塵装置３０を取り出した状態を示す図２対応図である。同図に示されるように、筐体２は、その内部において、前方部に電動送風機２２を収納する前方収納室Ｒ１を有し、中間部に集塵装置３０を収納する中間収納室Ｒ２を有する。
【００２５】
また、後方部に制御部の制御基板１５、バッテリー（蓄電池）１４、充電用入力端子４ａ，４ｂ等を収納する後方収納室Ｒ３を有し、前方部と中間部との境界付近に吸引路１１および排気路１２を有している。
【００２６】
図５に示すように、吸引路１１は吸込口６（図４）と中間収納室Ｒ２とを連通し、排気路１２は中間収納室Ｒ２と前方収納室Ｒ１とを連通している。なお、これらの各収納室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、吸引路１１および排気路１２は、筐体２の内部に設けられてこれらの空間を構成する仕切り壁３９によって仕切られている。
【００２７】
一対の駆動輪２９は、筐体２の中心を垂直に通る中心線Ｃ（図２）と水平に直交する一対の回転軸に固定されており、一対の駆動輪２９が同一方向に回転すると筐体２が進退し、各駆動輪２９が逆方向に回転すると筐体２が中心線Ｃの回りを旋回する。
【００２８】
一対の駆動輪２９の回転軸は、一対の駆動輪用モータからそれぞれ個別に回転力が得られるように連結されており、各モータは筐体の底板２ａに直接またはサスペンション機構を介して固定されている。
【００２９】
図４の後輪２６は自在車輪からなり、駆動輪２９が接触する床面Ｆと接触するよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
【００３０】
このように、筐体２に対して前後方向中間に一対の駆動輪２９を配置し、筐体２の前方部を床面Ｆから浮かせ、掃除機１の重量を一対の駆動輪２９と後輪２６によって支持できるよう、筐体２に対して前後方向の重量が配分されている。これにより、進路前方の塵埃を円滑に効率よく吸込口６に導くことができる。
【００３１】
図４の吸込口６は、床面Ｆに対面するよう筐体２の底面（底板２ａ）に形成された凹部８（図２）の開放面であり、この凹部８に吸口体としてのボトムプレート６０が嵌め入れられることにより吸込口６が形成される。
【００３２】
この凹部８内には、筐体２の底面と平行な軸心の廻りに回転する回転ブラシ９（図４）が設けられ、凹部８の左右両側には底板２ａに垂直な回転軸心の廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。
【００３３】
回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端に４束のブラシ束１０ａを放射状に設けることにより形成されている。
【００３４】
なお、回転ブラシ９の回転軸はブラシ駆動モータに連結され、サイドブラシ１０の回転軸はサイドブラシ駆動モータに連結されている。
また、図４に示すように吸込口６の後方の縁には吸込口６で吸い込まれなかった塵埃を捕捉し塵埃の散乱を防止するためのブレード状の捕捉部材としての起毛ブラシ６５が設けられている。
【００３５】
制御基板１５（図２，図５）には、後述する制御系（図７）を構成する制御回路、つまり、掃除機１を制御するマイクロコンピュータや、駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、電動送風機２２等の各要素を駆動するモータドライバ回路などの制御回路が設けられている。
【００３６】
筐体２の側板２ｃの後端には、図４に示すようにバッテリー１４の充電を行う充電用入力端子４ａ，４ｂが設けられている。室内を自走しながら掃除する自走式電気掃除機１は、室内に設置されている充電ユニット（充電台）４０（図２）に帰還する。これにより、充電ユニット４０に設けられた出力端子４１ａ，４１ｂに充電用入力端子４ａ，４ｂが接触し、バッテリー１４の充電が行われる。商用電源（コンセント）に接続される充電台４０は、通常、室内の側壁Ｓに沿って設置される。
【００３７】
図２に示す集塵装置３０は、通常、筐体２内における両駆動輪２９の回転軸の軸心よりも上方の中間収納室Ｒ２内に収納されており、集塵装置３０内に捕集された塵埃を廃棄する際は、図５に示されるように、筐体２の蓋部３を開いて集塵装置３０を出し入れすることができる。
【００３８】
集塵装置３０は、図５に示すように、開口部を有する集塵容器３１と、集塵容器３１の開口部を覆うフィルタ部３３と、フィルタ部３３と集塵容器３１の開口部とを覆うカバー部３２とを備えている。カバー部３２およびフィルタ部３３は、集塵容器３１の前側の開口端縁に回動可能に軸支されている。
【００３９】
集塵容器３１の側壁前部には、集塵装置３０が筐体２の中間収納室Ｒ２内に収納された状態において、筐体２の吸引路１１と連通する流入路３４と、筐体２の排気路１２と連通する排出路３５とが設けられている。
【００４０】
床面検知センサの構成
図４に示すように、一対の駆動輪２９の前方側には床面検知センサ１３ａ，１３ｂが設置されている。後述するように、掃除機１は、走行時にこれらを用いて床面に設置された赤外線反射部材又は赤外線吸収部材を仮想壁として認識し、走行方向を変化させるようになっている。
【００４１】
図６は床面検知センサ１３ａ，１３ｂの構成を示す断面図である。床面検知センサ１３ａ，１３ｂはセンサモジュール１１３からなり、センサモジュール１１３では透光性ケース内に赤外線発光素子（ＬＥＤ）１１４と受光素子（フォトトランジスタ）１１６が実装されている。
【００４２】
赤外線発光素子１１４から出射された赤外線は対象物（通常の床面Ｆ）を照射すると、所定範囲内の強度の反射光が受光素子１１６に受光される。一方、対象物が赤外線反射部材又は赤外線吸収部材からなる仮想壁である場合には、受光する反射光の強度が所定範囲（通常の床面Ｆの反射光強度の範囲）外の値になる。従って、床面の仮想壁の有無が検知される。
【００４３】
掃除機の制御系の構成
図７は掃除機１の制御を行う制御系を示すブロック図である。この制御系は同図に示すように、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータと、各種センサ６７を駆動制御するセンサ制御ユニット６６とを有する制御部５４を備え、さらに、２つの駆動輪２９をそれぞれ駆動するための駆動輪用モータ５５，５６を制御するモータドライバ回路５７、回転ブラシ９を駆動するブラシ駆動モータ５８を制御するモータドライバ回路５９、２つのサイドブラシ１０をそれぞれ駆動する２つの駆動モータ７０を制御するモータドライバ回路９２、電動送風機２２に組込まれた直流モータ６９を制御するモータドライバ回路６８、電源スイッチ６２、入力部６３および表示部６４を備える。各種センサ６７は、床面検知センサ１３ａ，１３ｂ、超音波測距センサ１１２，赤外線検知主センサ１１０，赤外線検知副センサ１１１ａ〜１１１ｃを含む。なお、直流モータ６９には、永久磁石励磁直流モータが用いられる。
【００４４】
電源スイッチ６２がＯＮになると、バッテリー１４の出力電力は、モータドライバ回路５７，９２，５９，６８へそれぞれ供給されると共に、制御部５４、入力部６３、表示部６４などへもそれぞれ供給される。
【００４５】
そして、制御部５４のＣＰＵ５１は中央演算処理装置であり、入力部６３と各種センサ６７から受けた信号を、ＲＯＭ５２に予め記憶されたプログラムに基づいて演算処理し、モータドライバ回路５７，９２，５９、６８、表示部６４、センサ制御ユニット６６などへ出力するようになっている。
【００４６】
なお、ＲＡＭ５３は、入力部６３から入力される各種指令および掃除機１の各種動作条件や各種センサ６５の出力などを一時的に記憶するようになっている。
【００４７】
また、ＲＡＭ５３は、掃除機１の走行マップを記憶することができる。走行マップは、掃除機１の走行経路や走行速度などの走行に係る情報であり、予めユーザーによってＲＡＭ５３に記憶させるか、あるいは掃除機１自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。
また、制御部５４は、バッテリー１４の端子電圧などを検出してバッテリー１４の蓄電残量を検出する機能を有する。
【００４８】
掃除機の掃除動作
このように構成された掃除機１において、ユーザーから入力部６３を介して掃除運転が指令されると、最初に集塵装置３０の有無が確認され、集塵装置３０が装着されていると、電動送風機２２、駆動輪２９、回転ブラシ９およびサイドブラシ１０が駆動する。
【００４９】
これにより、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、駆動輪２９および後輪２６が床面Ｆに接触した状態で、筐体２は所定の範囲を自走しながら吸込口６から床面Ｆの塵埃を含む空気を吸い込む。このとき、回転ブラシ９の回転によって床面Ｆ上の塵埃は掻き上げられて吸込口６に導かれる。また、サイドブラシ１０の回転によって吸込口６の側方の塵埃が吸込口６に導かれる。
【００５０】
吸込口６から筐体２内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、図２の矢印Ａ１に示されるように、筐体２の吸引路１１を通り、集塵装置３０の流入路３４を通って集塵容器３１内に流入する。集塵容器３１内に流入した気流は、フィルタ部３３を通過してフィルタ部３３とカバー部３２との間の空間に流入し、排出路３５を通って排気路１２へ排出される。この際、集塵容器３１内の気流に含まれる塵埃はフィルタ部３３によって捕獲されるため、集塵容器３１内に塵埃が堆積する。
【００５１】
集塵装置３０から排気路１２へ流入した気流は、図２の矢印Ａ２に示されるように前方収納室Ｒ１の電動送風機２２へ流入し、図示しない第１排気路および第２排気路を流通する。そして、筐体２の上面に設けた排気口７から、図２の矢印Ａ３に示されるように、後方の斜め上方にフィルタ部３３にて除塵された綺麗な空気として放出される。
【００５２】
これにより、床面Ｆ上の掃除が行われる。このとき、排気口７から後方の斜め上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。
【００５３】
また、掃除機１は、前述のように、左右の駆動輪２９が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより中心線Ｃを中心に旋回する。
【００５４】
例えば、掃除機１は、掃除領域の周縁（仮想壁）に到達した場合、床面検知センサ１３ａ，１３ｂ（図４）がそれを制御部５４（図７）に通知し、駆動輪２９が停止し、左右の駆動輪２９を互いに逆方向に回転して向きを変える。これにより、掃除機１は、所定の掃除領域内を確実に自走して掃除することができる。
【００５５】
床面検知センサの制御回路
図８は実施形態１における床面検知センサ１３ａ,１３ｂの制御回路（赤外線反射部材検出回路）を示す。この制御回路は、図７のセンサ制御ユニット６６に設けられる。図９は図８に示す制御回路の各部の信号波形を示す。
【００５６】
図８に示すように、発光素子（赤外線発光ダイオード）１１４に抵抗Ｒ２とＮＰＮトランジスタＱ１を介して直流電圧Ｖｂが印加され、ＮＰＮトランジスタＱ１のベースにはＣＰＵ５１から抵抗Ｒ３を介して信号Ｓ１が印加されるようになっている。
【００５７】
一方、受光素子（フォトトランジスタ）１１６には抵抗Ｒ１を介して直流電圧Ｖｂが印加される。受光素子１１６は発光素子１１４からの光の強度に応じた電流を抵抗Ｒ１に通電する。それに伴って変化する抵抗Ｒ１の端子電圧Ｓ２は、増幅器Ａｐ１によって増幅され信号Ｓ３となる。
【００５８】
そして、信号Ｓ３は、コンパレータＣｐ１のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にＣＰＵ５１から入力される閾値電圧Ｖｒ１と比較される。信号Ｓ３が、閾値電圧Ｖｒ１以上であるとコンパレータＣｐ１の出力信号Ｓ４は“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Ｖｒ１未満であるとコンパレータＣｐ１の出力信号Ｓ４は“Low”のデジタル信号となる。
【００５９】
次に、出力信号Ｓ４は平滑化回路Ｓｍ１で平滑化されてアナログ信号Ｓ５となり、信号Ｓ５は、コンパレータＣｐ２のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にＣＰＵ５１から入力される閾値電圧Ｖｒ２と比較される。そして、信号Ｓ５が閾値電圧Ｖｒ２以上であると、コンパレータＣｐ２の出力信号Ｓ６“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Ｖｒ２未満であると、コンパレータＣｐ２の出力信号Ｓ６は“Low”のデジタル信号となるようになっている。
【００６０】
このような回路構成において、仮想壁として赤外線反射部材（アルミニウム蒸着シート）を用いる場合を説明する。図９に示すように、一定周期の基準パルス信号Ｓ１がＣＰＵ５１から抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１に印加されると、信号Ｓ１に同期して発光素子１１４が周期的に発光し、この実施形態では、床面Ｆ（図２）に貼り付けられたアルミニウム蒸着シートを照射する。
【００６１】
アルミニウム蒸着シートから反射した光を受光素子１１６が受光すると、それに伴って抵抗Ｒ１の端子電圧としてアナログ信号Ｓ２が現れる。信号Ｓ２が増幅器Ａｐ１によって増幅されて信号Ｓ３となりコンパレータＣｐ１において閾値電圧Ｖｒ１と比較される。そして、閾値電圧Ｖｒ１以上の信号が“High”のデジタル信号Ｓ４としてコンパレータＣｐ１から出力され、平滑化回路Ｓｍ１で平滑化されてアナログ信号Ｓ５となる。
【００６２】
信号Ｓ５は、コンパレータＣｐ２のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にＣＰＵ５１から入力される閾値電圧Ｖｒ２と比較される。そして、信号Ｓ５が閾値電圧Ｖｒ２以上になる期間、つまり、受光素子１１６が通常の床面からの反射光よりも強い光をアルミニウム蒸着シートから受ける期間に、コンパレータＣｐ２の出力信号Ｓ６が“High”となるようになっている。
【００６３】
制御部５４は、これに基づいて自走式掃除機１が仮想壁（赤外線反射部材）に遭遇したことを認識し、自走式掃除機１の進行方向を変更させる。
なお、閾値電圧Ｖｒ１,Ｖｒ２の調整操作は入力部６３（図１、図７）において手動でおこなわれる。閾値電圧Ｖｒ１,Ｖｒ２の調整により赤外線反射部材の赤外線反射性能や発光素子（赤外線発光ダイオード）１１４の発光強度および受光素子（フォトトランジスタ）１１６受光感度などのバラツキを吸収することができる。
【００６４】
掃除機の仮想壁に対する動作
図１０は、実施形態１において、掃除機１が仮想壁に遭遇した時に走行方向を仮想壁から離れる方向に変更する動作を示す説明図である。
この実施形態では、仮想壁ＶＷ（図１０）として、赤外線反射部材であるアルミニウム蒸着シート（５cm×１５０cm）を床面に固定している。
【００６５】
図１０の（a）に示すように、掃除機１が矢印Ａ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、まず、床面検知センサ１３ｂによって先に仮想壁ＶＷが検知され、続いて床面検知センサ１３ａによって仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差（検知開始タイミングの時間差）から仮想壁ＶＷに対する掃除機１の走行方向Ａ１を認識し、矢印Ａ１と逆の矢印Ａ２の方向にある未清掃領域の方向へ掃除機１を走行させる。なお、掃除機１が仮想壁ＶＷから離れる角度θは、掃除機１が最初に仮想壁ＶＷと交差する角度と関連づけてもよいし、一定角度（例えば、３０度〜６０度）であってもよい。
【００６６】
次に、図１０の（ｂ）に示すように、自走式掃除機１が矢印Ｂ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、まず、床面検知センサ１３ａによって先に仮想壁ＶＷが検知され、続いて床面検知センサ１３ｂによって仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差（検知開始タイミングの時間差）から自走式掃除機１の走行方向Ｂ１を認識し、矢印Ｂ１と逆の矢印Ｂ２の方向にある未清掃領域の方向へ掃除機１を走行させる。なお、掃除機１が仮想壁ＶＷから離れる角度θは、図１０の（ａ）の場合と同様に決定される。
【００６７】
また、図１０の（ｃ）に示すように、掃除機１が矢印Ｃ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、床面検知センサ１３ａと１３ｂによって同時に仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差（検知開始タイミングの時間差）が零であることから自走式掃除機１の走行方向Ｃ１を認識し、矢印Ｃ２またはＣ３の方向、つまり、いずれかの未清掃領域の方向へ自走式掃除機１を走行させる。なお、自走式掃除機１が仮想壁ＶＷから離れる角度θは、図１０の（ａ）の場合と同様に決定される。
【００６８】
（実施形態２）
掃除機の仮想壁に対する動作
図１１は、実施形態２において、掃除機１が仮想壁に遭遇した時に走行方向を仮想壁に寄り添う方向に変更する動作を示す説明図である。その他の構成および動作は、実施形態１と同等である。
この実施形態でも、仮想壁ＶＷとして、実施形態１と同様に赤外線反射部材であるアルミニウム蒸着シート（５cm×１５０cm）を床面に固定している。
図１１の（a）に示すように、掃除機１が矢印Ａ１の方向から仮想壁ＶＷと交差し始めると、まず、床面検知センサ１３ｂによって先に仮想壁ＶＷが検知され、続いて床面検知センサ１３ａによって仮想壁ＶＷが検知される。
【００６９】
制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差から自走式掃除機１の走行方向Ａ１を認識し、掃除機１を矢印Ａ３の方向、つまり仮想壁ＶＷに寄り添わせながら未清掃領域の方向へ走行させる。
この時、制御部５４は、床面検知センサ１３ｂが常に仮想壁（アルミニウム蒸着シート）ＶＷの上に存在し、床面検知センサ１３ａが常に仮想壁（アルミニウム蒸着シート）ＶＷの外側に存在するようにして掃除機１を矢印Ａ３への走行方向を維持させる。
【００７０】
次に、図１１の（ｂ）に示すように、自走式掃除機１が矢印Ｂ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、まず、床面検知センサ１３ａによって先に仮想壁ＶＷが検知され、続いて床面検知センサ１３ｂによって仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差（検知開始タイミングの時間差）から自走式掃除機１の走行方向Ｂ１を認識し、掃除機１を矢印Ｂ３の方向、つまり仮想壁ＶＷに寄り添わせながら未清掃領域の方向へ走行させる。
【００７１】
この時、制御部５４は、床面検知センサ１３ａが常に仮想壁（アルミニウム蒸着シート）ＶＷの上に存在し、床面検知センサ１３ｂが常に仮想壁ＶＷの外側に存在するようにして掃除機１を矢印Ａ３への走行方向を維持させる。
【００７２】
また、図１１の（ｃ）に示すように、掃除機１が矢印Ｃ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、床面検知センサ１３ａと１３ｂによって同時に仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差（検知開始タイミングの時間差）が零であることから自走式掃除機１の走行方向Ｃ１を認識し、図１１（ａ）又は（ｂ）と同様に矢印Ｃ４またはＣ５の方向へ、仮想壁ＶＷに寄り添わせながら自走式掃除機１を走行させる。
従って、実施形態２では、仮想壁（アルミニウム蒸着シート）ＶＷを、実際の壁の壁際に設置することにより、壁際の清掃を効率よく行うことができる。
【００７３】
（実施形態３）
床面検知センサの制御回路
図１２は、実施形態３の床面検知センサ１３ａ,１３ｂの制御回路（赤外線吸収部材検出回路）を示す図８対応図であり、その他の構成は実施形態１と同等である。
この制御回路は、図８に示す制御回路に代わって図７のセンサ制御ユニット６６に設けられる。図１３は図１２に示す制御回路の各部の信号波形を示す。
【００７４】
図１２に示すように、発光素子（赤外線発光ダイオード）１１４に抵抗Ｒ１２とＮＰＮトランジスタＱ２を介して直流電圧Ｖｂが印加され、ＮＰＮトランジスタＱ２のベースにはＣＰＵ５１から抵抗Ｒ１３を介して信号Ｓ１１が印加されるようになっている。
【００７５】
一方、受光素子（フォトトランジスタ）１１６には抵抗Ｒ１１を介して直流電圧Ｖｂが印加される。受光素子１１６は発光素子１１４からの光の強度に応じた電流を抵抗Ｒ１１に通電する。それに伴って変化する抵抗Ｒ１１の端子電圧Ｓ１２は、増幅器Ａｐ２によって増幅され信号Ｓ１３となる。
【００７６】
そして、信号Ｓ１３は、コンパレータＣｐ３のマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子にＣＰＵ５１から入力される閾値電圧Ｖｒ３と比較される。信号Ｓ１３が、閾値電圧Ｖｒ３未満であるとコンパレータＣｐ３の出力信号Ｓ１４は“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Ｖｒ３以上であるとコンパレータＣｐ３の出力信号Ｓ１４は“Low”のデジタル信号となる。
【００７７】
次に、出力信号Ｓ１４は平滑化回路Ｓｍ２で平滑化されてアナログ信号Ｓ１５となり、信号Ｓ１５は、コンパレータＣｐ４のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にＣＰＵ５１から入力される閾値電圧Ｖｒ４と比較される。そして、信号Ｓ１５が閾値電圧Ｖｒ４以上であると、コンパレータＣｐ４の出力信号Ｓ１６は“High”のデジタル信号となり、閾値電圧Ｖｒ４未満であると、コンパレータＣｐ４の出力信号Ｓ１６は“Low”のデジタル信号となるようになっている。
【００７８】
このような回路構成において、仮想壁として赤外線吸収部材（グラファイトシート）を用いる場合を説明する。図１３に示すように、一定周期の基準パルス信号Ｓ１１が抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＱ２に印加されると、信号Ｓ１１に同期して発光素子１１４が周期的に発光し、この実施形態では、床面Ｆ（図２）に貼り付けられたグラファイトシートを照射する。
【００７９】
グラファイトシートから反射した光を受光素子１１６が受光すると、それに伴って抵抗Ｒ１１の端子電圧として信号Ｓ１２が現れる。信号Ｓ１２が増幅器Ａｐ２によって増幅されて信号Ｓ１３となりコンパレータＣｐ３のマイナス入力端子に入力され、プラス入力端子にＣＰＵ５１から入力される閾値電圧Ｖｒ３と比較される。
【００８０】
従って、閾値電圧Ｖｒ３未満の信号Ｓ１３が“High”のデジタル信号Ｓ１４としてコンパレータＣｐ３から出力され、平滑化回路Ｓｍ２で平滑化されてアナログ信号Ｓ１５となる。信号Ｓ１５は、コンパレータＣｐ４のプラス入力端子に入力され、マイナス入力端子にＣＰＵ５１から入力される閾値電圧Ｖｒ４と比較される。
【００８１】
そして、信号Ｓ１５が閾値電圧Ｖｒ４以上になる期間、つまり、受光素子１１６が通常の床面からの反射光よりも弱い光をグラファイトシートから受ける期間に、コンパレータＣｐ４の出力信号Ｓ１６が“High”となるようになっている。
【００８２】
制御部５４は、これに基づいて掃除機１が仮想壁（赤外線吸収部材）に遭遇したことを認識し、掃除機１の進行方向を変更させる。
なお、閾値電圧Ｖｒ３,Ｖｒ４の調整操作は入力部（図１、図７）において手動で行われる。閾値電圧Ｖｒ３,Ｖｒ４の調整により赤外線吸収部材の赤外線吸収性能や発光素子（赤外線発光ダイオード）１１４の発光強度および受光素子（フォトトランジスタ）１１６受光感度などのバラツキを吸収することができる。
【００８３】
掃除機の仮想壁に対する動作  
実施形態３においては、掃除機１は仮想壁（赤外線吸収部材）に遭遇した時に仮想壁から離れる動作を行う。
この実施形態では、実施形態１と異なり、仮想壁ＶＷ（図１０）として、赤外線反射吸収部材であるグラファイトシート（５cm×１５０cm）を床面に固定している。
【００８４】
図１０の（a）に示すように、掃除機１が矢印Ａ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、まず、床面検知センサ１３ｂによって先に仮想壁ＶＷが検知され、続いて床面検知センサ１３ａによって仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差（検知開始タイミングの時間差）から自走式掃除機１の走行方向Ａ１を認識し、矢印Ａ１と逆の矢印Ａ２の方向にある未清掃領域の方向へ自走式掃除機１を走行させる。なお、自走式掃除機１が仮想壁ＶＷから離れる角度θは、自走式掃除機１が最初に仮想壁ＶＷと交差する角度と関連づけてもよいし、一定角度（例えば、３０度〜６０度）であってもよい。
【００８５】
次に、図１０の（ｂ）に示すように、自走式掃除機１が矢印Ｂ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、まず、床面検知センサ１３ａによって先に仮想壁ＶＷが検知され、続いて床面検知センサ１３ｂによって仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差から自走式掃除機１の走行方向Ｂ１を認識し、矢印Ｂ１と逆の矢印Ｂ２の方向、つまり未清掃領域の方向へ自走式掃除機１を走行させる。なお、自走式掃除機１が仮想壁ＶＷから離れる角度θは、図１０の（ａ）の場合と同様に決定される。
【００８６】
また、図１０の（ｃ）に示すように、自走式掃除機１が矢印Ｃ１の方向から仮想壁ＶＷに交差しかかると、床面検知センサ１３ａと１３ｂによって同時に仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差が零であることから自走式掃除機１の走行方向Ｃ１を認識し、矢印Ｃ２またはＣ３の方向、つまり未清掃領域の方向へ自走式掃除機１を走行させる。なお、自走式掃除機１が仮想壁ＶＷから離れる角度θは、図１０の（ａ）の場合と同様に決定される。
【００８７】
（実施形態４）
床面検知センサの制御回路
この実施形態では、床面検知センサ１３ａ，１３ｂの制御回路として、図１２に示す実施形態３の回路、つまり、赤外線吸収部材検出回路を使用している。
【００８８】
掃除機の仮想壁に対する動作
実施形態４においては、掃除機１は仮想壁（赤外線吸収部材）に遭遇したときに仮想壁に寄り添う動作を行う。
この実施形態では、実施形態３と同様に仮想壁ＶＷ（図１１）として、赤外線吸収部材であるグラファイトシート（５cm×１５０cm）を床面に固定している。
【００８９】
この実施形態において、図１１の(a)，(b)，(c)に示すように、掃除機１が矢印Ａ１，Ｂ１，Ｃ１の方向から仮想壁ＶＷと交差し始めると、床面検知センサ１３ａ，１３ｂによって仮想壁ＶＷが検知される。制御部５４は両センサ１３ａ，１３ｂの検知時間差（検知開始タイミングの時間差）から掃除機１の仮想壁ＶＷに対する走行方向Ａ１，Ｂ１，Ｃ１を認識し、掃除機１を矢印Ａ３，Ｂ３，Ｃ４又はＣ５の方向へ、つまり仮想壁ＶＷに寄り添わせながら未清掃領域の方向へ走行させる。この時、制御部５４は、床面検知センサ１３ａと１３ｂの一方が常に仮想壁（グラファイトシート）ＶＷの上に存在し、他方が常に仮想壁（グラファイトシート）ＶＷの外側に存在するようにして掃除機１を制御する。
従って、この実施形態では、仮想壁（グラファイトシート）ＶＷを実際の壁の壁際に設置することにより、壁際の清掃を効率よく行うことができる。
【符号の説明】
【００９０】
１    自走式掃除機
２    筐体
４ａ    充電用入力端子
４ｂ    充電用入力端子
１３ａ，１３ｂ    床面検知センサ
１４    バッテリー
４１ａ    出力端子
４１ｂ    出力端子
６２    電源スイッチ
６３    入力部
１１０    赤外線検知主センサ
１１１ａ〜１１１ｃ    赤外線検知副センサ
１１２    超音波測距センサ
１１３    センサモジュール
１１４    赤外線発光素子
１１６    受光素子
Ｆ    床面
【図１】
2018041253.tif 000003
【図２】
2018041253.tif 000004
【図３】
2018041253.tif 000005
【図４】
2018041253.tif 000006
【図５】
2018041253.tif 000007
【図６】
2018041253.tif 000008
【図７】
2018041253.tif 000009
【図８】
2018041253.tif 000010
【図９】
2018041253.tif 000011
【図１０】
2018041253.tif 000012
【図１１】
2018041253.tif 000013
【図１２】
2018041253.tif 000014
【図１３】
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