(57)【要約】【課題】暗い場所でもカメラによって撮像できる電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機は、走行可能な本体ケースと、本体ケースに搭載されたカメラ24と、検出手段の機能を有するＳＬＡＭ部67と、ランプ25とを有する。ＳＬＡＭ部67は、カメラ24を介して周囲の明るさを検出する。ランプ25は、ＳＬＡＭ部67により検出した周囲の明るさが相対的に小さい場合に少なくともカメラ24の撮像時にカメラ24による撮像方向の明るさを相対的に増加させる。【選択図】図１
2019109854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行可能な本体と、
この本体に搭載されたカメラと、
このカメラを介して周囲の明るさを検出する検出手段と、
この検出手段により検出した周囲の明るさが相対的に小さい場合に少なくとも前記カメラの撮像時に前記カメラによる撮像方向の明るさを相対的に増加させる照明手段と
を具備したことを特徴とした自律走行体。
【請求項２】
照明手段は、作動中にのみ動作する
ことを特徴とした請求項１記載の自律走行体。
【請求項３】
カメラにより撮像した画像データ中の特徴点に基づき本体が走行する走行領域の地図を作成する地図作成手段を備えた
ことを特徴とした請求項１または２記載の自律走行体。
【請求項４】
照明手段は、カメラの画角以上の照射角度を有する
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の自律走行体。
【請求項５】
照明手段は、カメラの左右にそれぞれ配置されている
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の自律走行体。
【請求項６】
カメラは、対をなして配置され、
照明手段は、前記対をなすカメラ間に配置されている
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか一記載の自律走行体。
【請求項７】
照明手段の照明強度を周囲の明るさに対応して調整する調整手段を備えた
ことを特徴とした請求項１ないし６いずれか一記載の自律走行体。
【請求項８】
周囲の照度を検出する照度センサを備えた
ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか一記載の自律走行体。
【請求項９】
少なくともカメラの撮像方向を変える方向変換部を備えた
ことを特徴とした請求項１ないし８いずれか一記載の自律走行体。
【請求項１０】
外部機器から方向変換部の動作を操作する操作信号をネットワーク経由で受信する受信手段を備えた
ことを特徴とした請求項９記載の自律走行体。
【請求項１１】
カメラにより撮像された画像データに基づく画像データをネットワークに送信する送信手段を備えた
ことを特徴とした請求項１ないし１０いずれか一記載の自律走行体。
【請求項１２】
人感センサを備え、
照明手段は、この人感センサにより人を検出したときに照明する
ことを特徴とした請求項１ないし１１いずれか一記載の自律走行体。
【請求項１３】
照明手段は、非作動中の異なる時刻にカメラにより撮像された画像が異なる場合に照明する
ことを特徴とした請求項１ないし１２いずれか一記載の自律走行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、本体に搭載されたカメラを備える自律走行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被掃除面としての床面上を自律走行しながら床面を掃除する、いわゆる自律走行型の電気掃除機(掃除ロボット)が知られている。
【０００３】
このような電気掃除機として、カメラを搭載し、例えば不審者の可能性がある人物が室内に侵入したことを人感センサによって検出したときに、室内の照明を点灯させ、カメラで室内を撮影するものがある。
【０００４】
しかしながら、室内の照明は通常固定されているため、例えばベッドやソファの下など、照明が届かない箇所が生じる。このような箇所は、電気掃除機のカメラにより撮影することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９６５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、暗い場所でもカメラによって撮像できる自律走行体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の自律走行体は、走行可能な本体と、この本体に搭載されたカメラと、検出手段と、照明手段とを有する。検出手段は、カメラを介して周囲の明るさを検出する。照明手段は、検出手段により検出した周囲の明るさが相対的に小さい場合に少なくともカメラの撮像時にこのカメラによる撮像方向の明るさを相対的に増加させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の自律走行体の内部構造を示すブロック図である。
【図２】同上自律走行体の斜視図である。
【図３】同上自律走行体を下方から示す平面図である。
【図４】同上自律走行体の本体の一部を模式的に示す平面図である。
【図５】同上自律走行体を備えた自律走行体システムを模式的に示す説明図である。
【図６】同上自律走行体の照明手段による照明強度と明るさとの関係の一例を示すグラフである。
【図７】同上自律走行体の照明制御を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態の自律走行体の照明制御を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施形態の自律走行体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、第１の実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１ないし図５において、11は自律走行体としての電気掃除機である。この電気掃除機11は、この電気掃除機11の充電用の基地部となる基地装置としての図示しない充電装置(充電台)とともに自律走行体装置である電気掃除装置(電気掃除システム)を構成するものである。そして、電気掃除機11は、本実施形態において、走行面としての被掃除面である床面上を自律走行(自走)しつつ床面を掃除する、いわゆる自走式のロボットクリーナ(掃除ロボット)である。この電気掃除機11は、例えば掃除領域内などに配置された中継手段(中継部)としてのホームゲートウェイ(ルータ)14との間で有線通信あるいはＷｉ−Ｆｉ(登録商標)やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)などの無線通信を用いて通信(送受信)することにより、インターネットなどの(外部)ネットワーク15を介して、データ格納手段(データ格納部)としての汎用のサーバ16や、表示機能を備えた汎用の外部機器17などと有線あるいは無線通信可能となっている。
【００１１】
この電気掃除機11は、本体である本体ケース20を備えている。また、この電気掃除機11は、走行駆動部である駆動輪21を備えている。さらに、この電気掃除機11は、床面の塵埃を掃除する掃除部22を備えていてもよい。また、この電気掃除機11は、センサ部23を備えている。さらに、この電気掃除機11は、撮像手段(撮像部)としてのカメラ24を備えている。また、この電気掃除機11は、照明手段(照明部)としてのランプ25を備えている。さらに、この電気掃除機11は、受信手段(受信部)および送信手段(送信部)の機能を有する通信部26を備えていてもよい。また、この電気掃除機11は、画像を表示する表示部を備えていてもよい。さらに、この電気掃除機11は、コントローラである制御手段としての制御部28を備えている。そして、この電気掃除機11は、電源部となる給電用の電池を備えていてもよい。なお、以下、電気掃除機11(本体ケース20)の走行方向に沿った方向を前後方向(図２に示す矢印FR，RR方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。
【００１２】
本体ケース20は、例えば合成樹脂などにより形成されている。この本体ケース20は、各種装置や部品を収納可能な形状に形成されている。この本体ケース20は、例えば扁平な円柱状(円盤状)などに形成されていてもよい。また、この本体ケース20には、集塵口である吸込口31などが床面に対向する下部などに設けられていてもよい。
【００１３】
駆動輪21は、電気掃除機11(本体ケース20)を床面上で前進方向および後退方向に走行(自律走行)させる、すなわち走行用のものである。本実施形態では、この駆動輪21は、例えば本体ケース20の左右に一対設けられている。この駆動輪21は、駆動手段としてのモータ33により駆動される。なお、この駆動輪21に代えて、走行駆動部としての無限軌道などを用いることもできる。
【００１４】
モータ33は、駆動輪21に対応して配置されている。したがって、本実施形態では、このモータ33は、例えば左右一対設けられている。そして、このモータ33は、各駆動輪21を独立して駆動させることが可能となっている。
【００１５】
掃除部22は、例えば床面の塵埃を除去するものである。この掃除部22は、例えば床面上の塵埃を吸込口31から集めて捕集したり、床面などを拭き掃除したりする機能を有している。この掃除部22は、吸込口31から空気とともに塵埃を吸い込む電動送風機35と、吸込口31に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き上げる回転清掃体としての回転ブラシ36およびこの回転ブラシ36を回転駆動させるブラシモータ37と、本体ケース20の周縁部に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き集める旋回清掃部としての補助掃除手段(補助掃除部)であるサイドブラシ38およびこのサイドブラシ38を駆動させるサイドブラシモータ39との少なくともいずれかを備えていてもよい。また、この掃除部22は、吸込口31と連通して塵埃を溜める集塵部40を備えていてもよい。なお、この掃除部22は、必須の構成ではない。
【００１６】
センサ部23は、照度センサ42を備えている。また、センサ部23は、人感センサ43を備えている。したがって、電気掃除機11は、照度センサ42を備えている。また、電気掃除機11は、人感センサ43を備えている。さらに、このセンサ部23は、例えば床面の凹凸状態(段差)や、電気掃除機11の走行の障害となる壁あるいは障害物、床面の塵埃量などをセンシングする赤外線センサや超音波センサなどの障害物検出手段(障害物センサ)を備えていてもよい。
【００１７】
照度センサ42は、本体ケース20(電気掃除機11)の周囲(走行領域)の照度を検出するものである。この照度センサ42としては、例えばフォトトランジスタやフォトダイオードなどが用いられる。
【００１８】
人感センサ43は、本体ケース20(電気掃除機11)の周囲にいる人を検出するものである。この人感センサ43としては、例えば赤外線センサなどが用いられる。この人感センサ43は、例えば電気掃除機11の作動中、すなわち電気掃除機11が充電装置から走行を開始して充電装置に帰還するまでの間には、動作しないようにしてもよい。したがって、この人感センサ43は、電気掃除機11の非作動中、すなわち電気掃除機11が充電装置に接続された接続状態にのみ動作するようにしてもよい。なお、以下、電気掃除機11の作動中とは、上記のとおり、電気掃除機11が充電装置から走行を開始して充電装置に帰還するまでの間(一連の掃除動作中)をいうものとし、この間に電気掃除機11(本体ケース20)が走行している状態に限らず、例えば障害物などに接近して一時的に停止したり、障害物などを回避するために旋回(超信地旋回)したりしている状態などであっても、電気掃除機11の作動中に含まれるものとする。
【００１９】
カメラ24は、本体ケース20の走行方向である前方に向けられており、本体ケース20が載置される床面と平行な方向に対して、所定の水平画角(例えば１０５°など)でデジタルの画像(動画)を撮像するデジタルカメラである。このカメラ24は、本実施形態において、本体ケース20に１つ搭載されている。例えば、このカメラ24は、本体ケース20の前部中央に配置されている。このカメラ24は、図示しないが、レンズ、絞り、シャッタ、ＣＣＤなどの撮像素子、および、撮像制御回路などを備えている。また、このカメラ24は、(第１の)方向変換部としてのカメラ駆動モータ51により撮像方向を変換可能としてもよい。すなわち、電気掃除機11は、(第１の)方向変換部としてのカメラ駆動モータ51を備えている。このカメラ駆動モータ51は、例えばカメラ24の撮像方向を少なくとも上下方向に変換可能となっている。このカメラ駆動モータ51は、カメラ24の撮像方向を上下方向だけでなく、左右方向に変換可能としてもよい。すなわち、本実施形態において、カメラ駆動モータ51は、カメラ24をチルトおよびパン可能となっている。
【００２０】
ランプ25は、カメラ24の撮像方向を照明することで撮像に必要となる明るさを得るものである。すなわち、このランプ25は、カメラ24により撮像可能な光の波長帯域に対応する波長帯域の光を出力するようになっている。ランプ25は、カメラ24が可視光波長帯域の画像を撮像可能である場合、可視光波長帯域の光を出力するものが用いられ、カメラ24が赤外波長帯域の画像を撮像可能である場合、赤外波長領域の光を出力するものが用いられる。このランプ25は、カメラ24に対応して設けられている。本実施形態において、ランプ25は、例えばカメラ24を挟んでこのカメラ24の左右にそれぞれ配置されている。これらランプ25，25は、カメラ24の画角Ｖ以上の照射角度LAを有している(図４)。このとき、各ランプ25の照射角度LAはカメラ24の画角Ｖ以下でもよく、すべてのランプ25の照射角度LAによりカメラ24の画角Ｖを包含できればよい。換言すれば、ランプ25によりカメラ24の画角全体が照明されるように構成されている。これらランプ25は、例えばＬＥＤなどが用いられる。そして、このランプ25は、(第２の)方向変換部としてのランプ(照明)駆動モータ53により照明方向を変換可能としてもよい。すなわち、電気掃除機11は、(第２の)方向変換部としてのランプ駆動モータ53を備えている。このランプ駆動モータ53は、例えばランプ25の照明方向を少なくとも上下方向に変換可能となっている。このランプ駆動モータ53は、ランプ53の照明方向を上下方向だけでなく、左右方向に変換可能としてもよい。すなわち、本実施形態において、ランプ駆動モータ53は、ランプ25をチルトおよびパン可能となっている。
【００２１】
ここで、ランプ駆動モータ53は、カメラ駆動モータ51と連動することが好ましい。すなわち、カメラ駆動モータ51によりカメラ24の撮像方向を変換したときには、ランプ25がカメラ24の撮像範囲全体を照明するように、ランプ駆動モータ53によりランプ25の照明方向を変換することが好ましい。換言すれば、ランプ駆動モータ53は、カメラ駆動モータ51によるカメラ24の撮像方向の変化に伴いランプ25の照明方向を変化させることが好ましい。したがって、カメラ駆動モータ51とランプ駆動モータ53とは、一体的に設けられていてもよいし、共通の方向変換部によって、カメラ24およびランプ25を同時に方向変換するように構成してもよい。
【００２２】
通信部26は、ホームゲートウェイ14およびネットワーク15を介してサーバ16や外部機器17と無線通信をするための無線通信手段(無線通信部)および掃除機信号受信手段(掃除機信号受信部)としての無線ＬＡＮデバイスなどを備えている。すなわち、この通信部26は、電気掃除機11の情報やカメラ24により撮像した画像データなど各種情報をサーバ16や外部機器17へと送信する機能を備えている。また、この通信部26は、ネットワーク15を介して外部機器17から操作信号を受信する機能を備えている。この操作信号は、例えばモータ51，53を操作する信号、あるいは、モータ33を操作する信号である。すなわち、本実施形態において、ユーザは、外部機器17を介して操作信号を入力することにより、カメラ24やランプ25の方向を変換したり、本体ケース20(電気掃除機11)の走行方向を制御したりすることが可能となっている。なお、例えば通信部26にアクセスポイント機能を搭載し、ホームゲートウェイ14を介さずに外部機器17と直接無線通信をするようにしてもよい。また、例えば通信部26にウェブサーバ機能を付加してもよい。
【００２３】
制御部28は、例えば制御手段本体(制御部本体)であるＣＰＵやＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイコンが用いられる。この制御部28は、掃除部22、センサ部23、カメラ24、ランプ25、通信部26、各モータ51，53などと電気的に接続されている。より詳細に、この制御部28は、走行制御手段である走行制御部61を備えている。また、この制御部28は、掃除制御手段である掃除制御部62を備えていてもよい。さらに、この制御部28は、センサ制御手段であるセンサ接続部63を備えている。また、この制御部28は、照明制御手段である照明制御部64を備えている。さらに、この制御部28は、通信制御手段である通信制御部65を備えている。また、この制御部28は、駆動制御手段である駆動制御部66を備えている。さらに、この制御部28は、ＳＬＡＭ部67を備えている。また、この制御部28は、記憶手段(記憶部)としてのメモリを備えている。さらに、この制御部28は、電池と電気的に接続されている。また、この制御部28は、電池の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。したがって、電気掃除機11は、走行制御手段である走行制御部61を備えている。また、電気掃除機11は、掃除制御手段である掃除制御部62を備えていてもよい。さらに、電気掃除機11は、センサ制御手段であるセンサ接続部63を備えている。また、電気掃除機11は、照明制御手段である照明制御部64を備えている。さらに、電気掃除機11は、通信制御手段である通信制御部65を備えている。また、電気掃除機11は、駆動制御手段である駆動制御部66を備えている。さらに、電気掃除機11は、ＳＬＡＭ部67を備えている。また、電気掃除機11は、記憶手段(記憶部)としてのメモリを備えている。さらに、電気掃除機11は、電池の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。
【００２４】
走行制御部61は、モータ33と電気的に接続されている。この走行制御部61は、例えばモータ33の駆動を制御する、すなわち、モータ33に流れる電流の大きさおよび向きを制御することにより、モータ33を正転、あるいは逆転させることで、モータ33の駆動を制御し、モータ33の駆動を制御することで駆動輪21の駆動を制御する。この走行制御部61は、電気掃除機11が配置されて走行可能な領域である走行領域を示す(走行領域に対応する)地図データおよびセンサ部23の検出に基づいて走行経路を設定し、駆動輪21(モータ33)の駆動を制御することで、この走行経路に沿って本体ケース20(電気掃除機11)を走行領域で自律走行させる走行モードを備えている。なお、本実施形態において、電気掃除機11が走行可能な領域は実質的に掃除部22による掃除対象となる領域であるから、走行領域は掃除対象領域と同一となっている。
【００２５】
掃除制御部62は、掃除部22の動作を制御するものである。本実施形態において、この掃除制御部62は、電動送風機35、ブラシモータ37およびサイドブラシモータ39の駆動を制御する、すなわち、電動送風機35、ブラシモータ37、および、サイドブラシモータ39の通電量をそれぞれ別個に制御することで、これら電動送風機35、ブラシモータ37(回転ブラシ36)、および、サイドブラシモータ39(サイドブラシ38)の駆動を制御する。この掃除制御部62は、必須の構成ではない。
【００２６】
センサ接続部63は、センサ部23と電気的に接続されている。このセンサ接続部63は、センサ部23による検出結果を取得する。
【００２７】
照明制御部64は、ランプ25と電気的に接続されている。この照明制御部64は、ランプ25の点灯、消灯を制御するものである。また、この照明制御部64は、センサ接続部63、および、ＳＬＡＭ部67と電気的に接続されている。そして、この照明制御部64は、照度センサ42、あるいはＳＬＡＭ部67により検出した電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の明るさ(照度)に応じて、ランプ25の照明強度を調整する調整手段(調整部)の機能を有していてもよい。具体的に、この照明制御部64は、電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の明るさが相対的に低いほど、すなわち相対的に暗いほど、ランプ25の照明強度を相対的に大きくするように制御する。換言すれば、この照明制御部64は、電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の明るさに応じてランプ25の照明強度を変化させるように制御する(図６)。すなわち、この照明制御部64は、例えば周囲が真っ暗なときには照明強度を最大とするが、周囲が薄暗い場合には、その照度(明るさ)に応じて照明強度を調整する。この照明制御部64は、主として、電気掃除機11の作動中、すなわち充電装置から走行(掃除)を開始して掃除を終了しこの充電装置まで帰還する間にランプ25を動作させるものとするが、非作動中、すなわち充電装置に接続されて待機しているときや電池を充電しているとき(接続状態時)に作動させてもよい。上記の「周囲の明るさが相対的に小さい(相対的に暗い)」とは、照度センサ42により測定された電気掃除機11の周囲の明るさが所定値より低いことを指す。この所定値は、カメラ24の撮影画像に基づいて周囲の情報を取得可能な程度に、周囲が明るいことを条件に予め設定しておく。所定値は固定の値として設定してもよいし、所定のパラメータに応じて変動可能な値として設定してもよい。照度センサ42は、電気掃除機11の周囲全体の明るさを検出可能に設けてもよいが、カメラ24の撮像方向に限って明るさを検出可能に設けてもよい。こうすれば電気掃除機11の装置構成が簡易化され、製造コストを抑えることができる。
【００２８】
通信制御部65は、通信部26と電気的に接続されている。また、この通信制御部65は、ＳＬＡＭ部67と電気的に接続されている。この通信制御部65は、通信部26から送信する信号やデータ、および、通信部26により受信した信号やデータを処理するものである。
【００２９】
駆動制御部66は、モータ51，53と電気的に接続されている。この駆動制御部66は、これらモータ51，53の駆動を制御することで、カメラ24および／またはランプ25の方向転換を制御するものである。この駆動制御部66は、通信制御部65と電気的に接続され、外部機器17から入力された操作信号を通信制御部65経由で受信すると、この操作信号に応じてモータ51，53の駆動を制御し、カメラ24および／またはランプ25のチルト、パンを制御するようになっている。
【００３０】
ＳＬＡＭ部67は、カメラ24と電気的に接続されている。また、このＳＬＡＭ部67は、通信制御部65(通信部26)と電気的に接続されている。そして、このＳＬＡＭ部67は、カメラ24により撮像された画像のデータを取り込み、各種画像処理をする。さらに、このＳＬＡＭ部67は、画像処理された画像データに基づき自己位置を推定する自己位置推定手段(自己位置推定部)の機能を有する。また、このＳＬＡＭ部67は、画像処理された画像データに基づき本体ケース20(電気掃除機11)が走行する走行領域の地図を作成する地図作成手段(地図作成部)の機能を有する。
【００３１】
すなわち、ＳＬＡＭ部67は、周囲をセンシングして走行可能な領域、すなわち走行領域を示す地図を作成するとともに、その地図における電気掃除機11の自己位置を取得する機能(いわゆるＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)機能)を有する。本実施形態の電気掃除機11に搭載されたＳＬＡＭ機能は、ステレオカメラ画像を利用したものである。すなわち、本実施形態のＳＬＡＭ部67では、２つのカメラ51，51それぞれの撮像画像中の同じ位置(家具の角などの特徴点)を抽出し、これらカメラ51，51の両眼視差を利用することで、撮像位置から特徴点までの距離を取得できる。このように距離の取得を繰り返すことにより、壁の形状や家具の位置、あるいは大きさなどの電気掃除機11の周囲の状況が分かるので、この周囲の状況に基づき、ＳＬＡＭ部67では、電気掃除機11(本体ケース20)が走行領域を示す地図を作成できる。そして、ＳＬＡＭ部67では、作成した地図と撮像画像による測距情報とを対応付けることで自己位置を取得できる。なお、ＳＬＡＭ部67により自己位置を取得する場合、必ずしも地図を自ら作成する必要はなく、外部から入手した地図を利用してもよい。また、ＳＬＡＭ機能を実現するには、ステレオカメラ画像を利用する他、赤外線センサを利用したり、角速度センサと加速度センサとを併用したりといった周知の技術を利用することができるので、詳しい説明は省略する。
【００３２】
また、このＳＬＡＭ部67は、カメラ24により撮像された画像データに基づいて距離画像データ(視差画像データ)を作成してもよい。すなわち、このＳＬＡＭ部67は、画像データ中の物体の深度を算出した距離画像データを作成する深度算出手段(深度算出部)の機能を有していてもよい。
【００３３】
また、このＳＬＡＭ部67は、例えばカメラ24により所定の画像範囲(例えば本体ケース20の幅および高さに対応して設定された画像範囲)中に撮像されている物体の距離を、予め設定された、あるいは可変設定された閾値である設定距離と比較し、この設定距離以下の距離(電気掃除機11(本体ケース20)からの距離)に位置する物体を障害物であると判定する機能を有していてもよい。すなわち、このＳＬＡＭ部67は、カメラ24により撮像された画像データに基づいて本体ケース20からの距離を算出した物体が障害物であるかどうかを判定する障害物判定手段(障害物判定部)の機能を有していてもよい。
【００３４】
そして、このＳＬＡＭ部67により作成した地図データは、メモリに記憶することができる。なお、このＳＬＡＭ部67は、すでに作成した地図データ中の障害物などの形状や配置と検出した周囲の形状や配置とが一致しない場合には、地図データを適宜補正することができる。
【００３５】
また、このＳＬＡＭ部67は、カメラ24により撮像された画像から、電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の明るさ(照度)を検出する検出手段(検出部)の機能を有している。例えば、このＳＬＡＭ部67は、カメラ24により撮像された画像の輝度を検出し、この輝度に基づき、電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の明るさ(照度)を検出するように構成されている。
【００３６】
なお、このＳＬＡＭ部67は、例えばカメラ24により撮像された生画像のデータに対して、これらカメラ24のレンズにより生じた歪みの補正、ノイズの除去、コントラスト調整、および画像中心の一致化などの一次画像処理をする画像補正手段(画像補正部)の機能を有していてもよい。
【００３７】
メモリは、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性のものが用いられる。このメモリには、ＳＬＡＭ部67により作成された地図データ(走行領域を示す地図データ)を記憶する地図記憶手段としての機能を有する。また、メモリ68は、この地図データとともに、この地図データにおける走行済み(掃除済み)領域を記憶するようにしてもよい。
【００３８】
電池は、掃除部22、センサ部23、カメラ24、ランプ25、通信部26、制御部28、および、モータ51，53などに給電するものである。この電池としては、本実施形態において、例えば充電可能な二次電池が用いられる。このため、本実施形態では、例えば本体ケース20の底部に、電池を充電するための充電端子71が露出して配置されている。
【００３９】
充電装置は、電気掃除機11が走行(掃除)を終了したときに帰還する基地部となっている。この充電装置は、例えば定電流回路などの充電回路を内蔵していてもよい。また、この充電装置には、電池の充電用の充電用端子が設けられている。この充電用端子は、充電回路と電気的に接続されている。そして、この充電用端子は、充電装置に帰還した電気掃除機11の充電端子71と機械的および電気的に接続されるようになっている。
【００４０】
ホームゲートウェイ14は、アクセスポイントなどとも呼ばれ、建物内に設置され、ネットワーク15に対して例えば有線により接続されている。
【００４１】
サーバ16は、ネットワーク15に接続されたコンピュータ(クラウドサーバ)であり、各種データを保存可能である。
【００４２】
外部機器17は、建物の内部では例えばホームゲートウェイ14を介してネットワーク15に対して有線あるいは無線通信可能であるとともに、建物の外部ではネットワーク15に対して有線あるいは無線通信可能な、例えばＰＣ(タブレット端末(タブレットＰＣ))やスマートフォン(携帯電話)などの汎用のデバイスである。この外部機器17は、少なくとも画像を表示する表示機能を有している。
【００４３】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
【００４４】
まず、電気掃除機11による掃除の開始から終了までの概略を説明する。電気掃除機11は、掃除を開始すると、メモリに記憶された地図データに基づいて走行しつつ床面を掃除し、地図データを随時更新していく。そして、掃除が終了すると、電気掃除機11は、例えば充電装置へと帰還した後、電池の充電作業や待機状態などの充電装置への接続状態に移行する。
【００４５】
上記の制御をより具体的に説明すると、電気掃除機11は、例えば予め設定された掃除開始時刻となったときや、外部機器17などによって送信された掃除開始の制御コマンドを通信部26によって受信したときなどのタイミングで、制御部28が走行モードに切り換わり、掃除を開始する。例えば、掃除をしたことがない部屋を新たに掃除する場合には、メモリ68に走行領域の地図データが記憶されていないことになる。この場合には、所定の動作を行ってセンサ部23、カメラ24およびＳＬＡＭ部67などによって電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の障害物などを検出することでＳＬＡＭ部67により新たな地図データを作成する。なお、地図データは、電気掃除機11(ＳＬＡＭ部67)における作成によらず、外部から取得するようにしてもよい。
【００４６】
ＳＬＡＭ部67の処理としては、まず、カメラ24から画像データを取り込み、例えばレンズの歪み補正を行う。この場合、例えばＳＬＡＭ部67により、カメラ24で撮像された画像データに基づく周囲の明るさ、あるいは、照度センサ42により検出した照度(明るさ)に応じて、照明制御部64がランプ25の照明強度を設定することで、カメラ24の撮像範囲を照明する。すなわち、ＳＬＡＭ部67がカメラ24で撮像された画像に基づいて検出した周囲の明るさが相対的に小さい場合、あるいは、照度センサ42により検出した照度が相対的に小さい場合、このカメラ24による撮像方向の明るさを予め設定された所定以上の明るさとなるように相対的に増加させる。このとき、例えば本実施形態において、照明制御部64は、明るさ(照度)が所定以下の場合にランプ25を点灯させ、それ以外の場合にランプ25を消灯させる。なお、ＳＬＡＭ部67では、撮像された画像データのコントラスト調整を行うこともできる。
【００４７】
そして、ＳＬＡＭ部67は、この画像処理された画像データによりＳＬＡＭ処理を行い、自己位置推定と地図作成を実施する。
【００４８】
次いで、地図データに基づき、走行制御部61が走行経路を作成する。この走行経路の作成の仕方は、周知の方法を用いればよい。
【００４９】
そして、走行制御部61が駆動輪21(モータ33)を制御することで電気掃除機11(本体ケース20)を設定した走行経路に沿って自律走行させつつ、掃除制御部62が掃除部22を動作させて走行領域(掃除対象領域)の床面を掃除する(掃除モード)。掃除部22では、例えば掃除制御部62により駆動された電動送風機35、ブラシモータ37(回転ブラシ36)、あるいはサイドブラシモータ39(サイドブラシ38)により床面の塵埃を、吸込口31を介して集塵部40へと捕集する。また、電気掃除機11は、自律走行の際、センサ部23やカメラ24およびＳＬＡＭ部67により地図に記されていない走行領域内の障害物などの物体の三次元座標を検出すると、ＳＬＡＭ部67が地図データに反映させ、メモリに記憶していく。さらに、電気掃除機11は、外部機器17からの操作信号に応じて、駆動制御部66がモータ51，53を駆動させて、カメラ24の撮像方向およびランプ25の照明方向を上下方向、あるいは左右方向などに変え、これら変えた方向の画像を撮像させることもできる。なお、カメラ24により撮像された画像は、通信制御部65、通信部26からネットワーク15を介して、あるいは直接、表示機能を有する外部機器17に送信し、この外部機器17によりユーザが閲覧可能とすることもできる。
【００５０】
そして、掃除が終了すると、電気掃除機11は、充電装置へと帰還して充電装置に接続される。
【００５１】
この電気掃除機11の作動時のランプ25の制御を、図７に示すフローチャートも参照しながら説明する。まず、電気掃除機11が作動を開始する(ステップS1)と、ＳＬＡＭ部67は、カメラ24により撮像された画像を介して、あるいは、照度センサ42を介して、周囲が暗いか否かを判断する(ステップS2)。このステップS2において、暗いと判断した場合には、照明制御部64がランプ25を点灯させ(ステップS3)、明るさを所定以上としてステップS5に進む。一方、ステップS2において、暗くない(明るい)と判断した場合には、照明制御部64がランプ25を消灯させ(ステップS4)、ステップS5に進む。そして、制御部28では、作動が終了したか否かを判断し(ステップS5)、作動が終了していないと判断した場合には、ステップS2に進む。一方、ステップS5において、作動が終了したと判断した場合には、制御部28は、ランプ25が点灯しているか否かを判断する(ステップS6)。このステップS6において、ランプが点灯していると判断した場合には、照明制御部64がランプ25を消灯させ(ステップS7)、作動を終了する。一方、ステップS6において、ランプ25が点灯していない(消灯している)と判断した場合には、そのまま作動を終了する。
【００５２】
なお、この充電装置への接続状態においては、カメラ24により画像を撮像することで、走行領域(部屋など)を定点監視可能になる。この状態で、電気掃除機11は、外部機器17からの操作信号に応じて駆動制御部66がモータ51，53の動作を制御し、カメラ24の撮像方向およびランプ25の照明方向を変えることもできる。また、電気掃除機11は、人感センサ43を作動させてもよい。この人感センサ43により人を検出した場合には、カメラ24により撮像することもできる。この場合、電気掃除機11の周囲が暗いときには照明制御部64によりランプ25を動作させて明るさを向上させてもよい。
【００５３】
また、この充電装置への接続状態において、カメラ24は常時撮像していてもよいし、所定の時刻や所定時間毎に撮像してもよい。この撮像した画像のデータは、そのまま、あるいは所定の画像処理を実施した後、通信部26を介してネットワーク15経由でサーバ16や外部機器17に送信することもできる。
【００５４】
そして、居住者が不在である場合などには、通常であれば走行領域の画像には変化がないはずであるが、仮にカメラ24により異なる時刻に撮像された画像に変化がある場合には、不審者の侵入などの場合が想定されるため、カメラ24により撮像する。この場合にも、電気掃除機11の周囲が暗いときには照明制御部64によりランプ25を動作させて明るさを向上させてもよい。
【００５５】
上述したように、上記第１の実施形態によれば、ランプ25をカメラ24の左右にそれぞれ配置することで、照射角度が比較的小さいランプ25を用いても、これら２つのランプ25，25の照明によってカメラ24により画像全体を明るく撮像できる。このため、カメラ24により撮像された情報を最大限生かすことができる。
【００５６】
なお、上記第１の実施形態において、照明制御部64は、カメラ24により撮像された画像を介してＳＬＡＭ部67により検出した電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の明るさや、照度センサ42により検出した照度に応じて、ランプ25による照明強度を調整することもできる。すなわち、上記第１の実施形態のステップS2ないしステップS4に代えて、図８に示す第２の実施形態のように、検出した明るさに対応した照明強度で照明制御部64がランプ25を点灯させるステップS9の制御を備えてもよい。この照明強度は、例えば検出した明るさと照明強度との対応を示す予め設定されたテーブルに基づいて設定されてもよいし、複数の閾値を用い、これら閾値との大小関係に基づき設定されてもよいし、検出した明るさに基づき計算式などを用いて算出された明るさに設定されてもよい。
【００５７】
また、上記各実施形態において、カメラ24を複数、例えば対をなして(一対)備える場合には、図９に示す第３の実施形態のように、これらカメラ24，24間毎に照射角が大きいランプ25を１つ配置することもできる。このように、対をなすカメラ24，24間にランプ25を配置する場合には、ランプ25を多数用いることなく、１つのランプ25の照明によってカメラ24，24により画像全体を明るく撮像できる。このため、カメラ24により撮像された情報を最大限生かすことができる。
【００５８】
また、カメラ24を複数備える場合、各カメラ24を挟むようにランプ25をそれぞれ配置することもできるし、カメラ24毎に複数ずつのランプ25を配置することもできる。
【００５９】
さらに、上記各実施形態において、ＳＬＡＭ部67は、複数の機能を一体的に有する構成としたが、これらの機能は、それぞれ別個の処理部により構成されていてもよいし、これらの機能のうち任意の複数の機能を一体的に有する処理部を構成することもできる。
【００６０】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、カメラ24を介してＳＬＡＭ部67により検出した周囲の明るさが相対的に小さい場合に少なくともカメラ24の撮像時にこのカメラ24による撮像方向の明るさをランプ25によって相対的に増加させることで、例えば走行領域が暗いとき、あるいはベッドやソファの下など室内の照明が届かない暗い位置に電気掃除機11(本体ケース20)が走行したときなど、暗い場所においても、すなわち走行領域の明暗に拘らず、ランプ25により明るさを増加させた状態でカメラ24によって明るい画像(鮮明な画像)を撮像できる。
【００６１】
ランプ25を電気掃除機11の作動中にのみ動作させる場合には、充電装置での電池の充電時に消費電力を抑制できる。
【００６２】
カメラ24により撮像した画像データ中の特徴点に基づき本体ケース20(電気掃除機11)が走行する走行領域の地図を作成することで、例えば走行領域が暗い場合でも地図を作成することが可能になる。
【００６３】
ランプ25が、カメラ24の画角以上の照射角度を有することで、カメラ24により画像全体を明るく撮像できる。このため、カメラ24により撮像された情報を最大限生かすことができる。
【００６４】
ランプ25の照明強度を周囲の明るさに対応してＳＬＡＭ部67により調整することで、ランプ25による消費電力を最適化できる。
【００６５】
周囲の照度を検出する照度センサ42を備えることで、カメラ24を常時動作させていなくても照度センサ42によって周囲の明るさを検出できる。
【００６６】
少なくともカメラ24の撮像方向を変えるカメラ駆動モータ51を備えることで、カメラ24による撮像方向を変えることができる。
【００６７】
また、ランプ25の照明方向を変えるランプ駆動モータ53を備えることで、カメラ駆動モータ51によってカメラ24による撮像方向を変えた場合でも、このカメラ24による撮像方向に応じてランプ25の照明方向を変えることにより、カメラ24により画像全体を明るく撮像できる。
【００６８】
外部機器17からモータ51，53の動作を操作する操作信号をネットワーク15経由で受信する通信部26を備えることで、ユーザが外出先などから見たい箇所をカメラ24の画像により閲覧できるので、例えば電気掃除機11を利用して走行領域(部屋)の気になる箇所を確認したり、在宅中のペットの様子を確認したりすることができる。
【００６９】
しかも、外部機器17から電気掃除機11(本体ケース20)の走行、すなわちモータ33の動作を操作する操作信号もネットワーク15経由で通信部26により受信可能とすることで、電気掃除機11の作動開始や停止などを制御できる。したがって、電気掃除機11を、掃除用途だけでなく、家の様子を確認する見守り、セキュリティに活用できる。
【００７０】
カメラ24により撮像された画像データに基づく画像データをネットワーク15に送信する通信部26を備えることで、外部機器17を用いて、カメラ24により撮像された画像をユーザが閲覧できる。
【００７１】
ランプ25が、人感センサ43により人を検出したときに照明することで、例えば居住者(特に子供やお年寄り)が帰宅したときに、それを人感センサ43により検出してカメラ24により撮像でき、電気掃除機11を見守り、セキュリティに活用できる。この場合には、ランプ25は、可視光波長帯域の光を出力する。
【００７２】
ランプ25が、電気掃除機11の非作動中(充電装置への接続状態時)の異なる時刻にカメラ24により撮像された画像が異なる場合に照明することで、例えば外出時などには通常変化しないはずの画像が変化した場合に、撮像対象となっている走行領域の状況が変化したことを検出できる。そこで、この検出の際にはカメラ24により撮像することにより、電気掃除機11を見守り、セキュリティに活用できる。この場合には、ランプ25は、可視光波長帯域の光を出力する。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
11    自律走行体としての電気掃除機
15    ネットワーク
17    外部機器
20    本体である本体ケース
24    カメラ
25    照明手段としてのランプ
26    受信手段および送信手段の機能を有する通信部
42    照度センサ
43    人感センサ
51    方向変換部としてのカメラ駆動モータ
53    方向変換部としてのランプ駆動モータ
64    調整手段の機能を有する照明制御部
67    検出手段および地図作成手段の機能を有するＳＬＡＭ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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