(57)【要約】【課題】充電台等の目標対象物の存在する方向を検出する精度の向上と、目標対象物の近傍への移動時間を短縮させることを課題とする。【解決手段】目標対象物の位置に向かって自動走行する自走式電子機器であって、車輪の回転を制御して直線走行および回転動作をさせる走行制御部と、目標対象物から送信された無線信号を受信する信号通信部と、受信された無線信号に基づいて、目標対象物までの距離を測定する距離測定部と、目標対象物の存在する方向を判定する方向判定部と、制御部とを備え、前記走行制御部によって、自走式電子機器を現在位置において回転動作させ、回転動作する間に、距離測定部が、複数の測定ポイントで目標対象物までの距離を測定し、方向判定部が、複数の測定ポイントで測定された複数の測定距離と、各測定ポイントにおける回転角度とを利用して、目標対象物の存在する方向を決定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標対象物の位置に向かって自動走行する自走式電子機器であって、
車輪の回転を制御して直線走行および回転動作をさせる走行制御部と、
前記目標対象物から送信された無線信号を受信する信号通信部と、
前記受信された無線信号に基づいて、前記目標対象物までの距離を測定する距離測定部と、
前記目標対象物の存在する方向を判定する方向判定部と、
制御部とを備え、
前記制御部が、前記走行制御部によって、前記自走式電子機器を現在位置において回転動作させ、回転動作する間に、前記距離測定部が、複数の測定ポイントで前記目標対象物までの距離を測定し、
前記方向判定部が、前記複数の測定ポイントで測定された複数の測定距離と、前記各測定ポイントにおける回転角度とを利用して、前記目標対象物の存在する方向を決定することを特徴とする自走式電子機器。
【請求項２】
前記複数の測定ポイントで測定された測定距離の中から、最小の測定距離を判定する距離判定部を備え、
前記方向判定部は、回転動作の中心と前記最小の測定距離が測定された測定ポイントａとを結ぶ直線を、前記回転動作の中心から見て、前記測定ポイントａのある方向に延長した方向を、前記目標対象物の存在する方向と判定することを特徴とする請求項１に記載の自走式電子機器。
【請求項３】
前記複数の測定ポイントで測定された測定距離の中から、最小の測定距離および最大の測定距離を判定する距離判定部を備え、
前記方向判定部は、前記最小の測定距離が測定された第１測定ポイントの位置と、前記最大の測定距離が測定された測定ポイントから１８０度回転させた第２測定ポイントの位置との間の平均位置を計算し、回転動作の中心と前記平均位置とを結ぶ直線を、前記回転動作の中心から見て、前記平均位置のある方向に延長した方向を、前記目標対象物の存在する方向と判定することを特徴とする請求項１に記載の自走式電子機器。
【請求項４】
前記複数の測定ポイントで測定された測定距離を利用して、前記各測定ポイントにおける測定距離の変化量を算出する距離変化量算出部と、
前記算出された複数の測定距離の変化量の中から、最大変化量と最小変化量とを判定する距離変化量判定部とを備え、
前記方向判定部は、前記最大変化量が算出された第１測定ポイントの位置と、前記最小変化量が算出された第２測定ポイントの位置との間の平均位置を計算し、回転動作の中心と前記平均位置とを結ぶ直線を、前記回転動作の中心から見て、前記平均位置のある方向に延長した方向を、前記目標対象物の存在する方向と判定することを特徴とする請求項１に記載の自走式電子機器。
【請求項５】
目標対象物の位置に向かって自動走行する自走式電子機器であって、
車輪の回転を制御して直線走行および回転動作をさせる走行制御部と、
前記目標対象物から送信された無線信号を受信する信号通信部と、
前記受信された無線信号に基づいて、前記目標対象物までの距離を測定する距離測定部と、
前記目標対象物の存在する方向を判定する方向判定部と、
制御部とを備え、
前記制御部が、前記走行制御部によって、前記自走式電子機器を所定の経路上に沿って移動させ、前記移動中に、前記距離測定部が、複数の測定ポイントで前記目標対象物までの距離を測定し、前記方向判定部が、前記複数の測定ポイントで測定された複数の測定距離と、前記各測定ポイントの位置情報とを利用して、前記目標対象物の存在する方向を決定することを特徴とする自走式電子機器。
【請求項６】
前記制御部が、前記走行制御部によって、前記自走式電子機器を、所定半径の円の円周に沿って移動させ、
前記方向判定部が、円周上を移動する間に、前記複数のポイントで測定された複数の測定距離と、前記測定ポイントにおける前記円の中心からの角度とを利用して、前記目標対象物の存在する方向を決定することを特徴とする請求項５に記載の自走式電子機器。
【請求項７】
前記無線信号は、ブルートゥース  ローエナジーの規格で定められたＢＬＥ信号であり、前記信号通信部が受信したＢＬＥ信号の受信強度に基づいて、前記距離測定部が、前記目標対象物までの距離を測定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の自走式電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自走式電子機器に関し、特に、充電台等の目標対象物の存在する方向に自動的に移動する機能を有する自走式電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、室内を自動的に走行して掃除を行う自走式のロボット掃除機が利用されている。ロボット掃除機は、充電池を備え、充電池の残量が所定値以下となった場合に、室内の所定の位置に固定配置された充電台に帰還し、充電池を充電台に接続することにより充電を行う機能を有するものがある。
【０００３】
充電台への帰還方法としては、たとえば、充電台から所定の領域に向かって赤外線信号を送出しておき、ロボット掃除機に備えられた赤外線受信部によって上記赤外線信号を受信した場合に、充電台のある方向を検出して充電台の方向に向かって走行していく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４６３０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２７５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の充電台への帰還方法では、赤外線信号は、一定幅の指向性を持った無線信号なので、赤外線信号を受信できない領域が存在する。ロボット掃除機が、このような赤外線信号を受信できない位置にいた場合は、壁面に沿った走行（エッジ走行）や、ランダム走行をすることにより、赤外線信号を受信できる位置まで走行する必要があった。
【０００６】
すなわち、充電台の存在する方向を検出するまでに、無駄な走行をする場合もあるので、充電台へ帰還するまでの時間がかかる場合が多かった。
そこで、この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、充電が必要となった場合などにおいて、充電台等の目標対象物の存在する方向を検出する精度を向上し、充電台等へ戻るまでの無駄な移動をできるだけ少なくし、充電台等の近傍へ移動するまでの時間を短縮することのできる自走式電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、目標対象物の位置に向かって自動走行する自走式電子機器であって、車輪の回転を制御して直線走行および回転動作をさせる走行制御部と、前記目標対象物から送信された無線信号を受信する信号通信部と、前記受信された無線信号に基づいて、前記目標対象物までの距離を測定する距離測定部と、前記目標対象物の存在する方向を判定する方向判定部と、制御部とを備え、前記制御部が、前記走行制御部によって、前記自走式電子機器を現在位置において回転動作させ、回転動作する間に、前記距離測定部が、複数の測定ポイントで前記目標対象物までの距離を測定し、前記方向判定部が、前記複数の測定ポイントで測定された複数の測定距離と、前記各測定ポイントにおける回転角度とを利用して、前記目標対象物の存在する方向を決定することを特徴とする自走式電子機器を提供するものである。
【０００８】
また、前記複数の測定ポイントで測定された測定距離の中から、最小の測定距離を判定する距離判定部を備え、前記方向判定部は、回転動作の中心と前記最小の測定距離が測定された測定ポイントａとを結ぶ直線を、前記回転動作の中心から見て、前記測定ポイントａのある方向に延長した方向を、前記目標対象物の存在する方向と判定することを特徴とする。
これによれば、自走式電子機器を自転させて、目標対象物までの距離のうち最小の測定距離を求めることにより、容易に、目標対象物の存在する方向を検出することができる。
【０００９】
また、前記複数の測定ポイントで測定された測定距離の中から、最小の測定距離および最大の測定距離を判定する距離判定部を備え、前記方向判定部は、前記最小の測定距離が測定された第１測定ポイントの位置と、前記最大の測定距離が測定された測定ポイントから１８０度回転させた第２測定ポイントの位置との間の平均位置を計算し、回転動作の中心と前記平均位置とを結ぶ直線を、前記回転動作の中心から見て、前記平均位置のある方向に延長した方向を、前記目標対象物の存在する方向と判定することを特徴とする。
これによれば、最小の測定距離に加えて最大の測定距離も利用して、平均位置を計算することによって目標対象物の存在する方向を判定しているので、その方向の検出精度をより向上させることができる。
【００１０】
また、前記複数の測定ポイントで測定された測定距離を利用して、前記各測定ポイントにおける測定距離の変化量を算出する距離変化量算出部と、前記算出された複数の測定距離の変化量の中から、最大変化量と最小変化量とを判定する距離変化量判定部とを備え、前記方向判定部は、前記最大変化量が算出された第１測定ポイントの位置と、前記最小変化量が算出された第２測定ポイントの位置との間の平均位置を計算し、回転動作の中心と前記平均位置とを結ぶ直線を、前記回転動作の中心から見て、前記平均位置のある方向に延長した方向を、前記目標対象物の存在する方向と判定することを特徴とする。
これによれば、測定距離の変化量の最大値と最小値とを算出し、測定ポイントの平均位置を計算することによって、目標対象物の存在する方向を判定しているので、その方向の検出精度をより向上させることができる。
【００１１】
また、この発明は、目標対象物の位置に向かって自動走行する自走式電子機器であって、車輪の回転を制御して直線走行および回転動作をさせる走行制御部と、前記目標対象物から送信された無線信号を受信する信号通信部と、前記受信された無線信号に基づいて、前記目標対象物までの距離を測定する距離測定部と、前記目標対象物の存在する方向を判定する方向判定部と、制御部とを備え、前記制御部が、前記走行制御部によって、前記自走式電子機器を所定の経路上に沿って移動させ、前記移動中に、前記距離測定部が、複数の測定ポイントで前記目標対象物までの距離を測定し、前記方向判定部が、前記複数の測定ポイントで測定された複数の測定距離と、前記各測定ポイントの位置情報とを利用して、前記目標対象物の存在する方向を決定することを特徴とする自走式電子機器を提供するものである。
【００１２】
また、前記制御部が、前記走行制御部によって、前記自走式電子機器を、所定半径の円の円周に沿って移動させ、前記方向判定部が、円周上を移動する間に、前記複数のポイントで測定された複数の測定距離と、前記測定ポイントにおける前記円の中心からの角度とを利用して、前記目標対象物の存在する方向を決定することを特徴とする。
これによれば、公転中に測定された複数の測定距離と、各測定ポイントにおける公転角度とを利用して、目標対象物の存在する方向を決定しているので、容易かつ高精度に、目標対象物の存在する方向を検出することができる。
【００１３】
また、前記無線信号は、ブルートゥース  ローエナジーの規格で定められたＢＬＥ信号であり、前記信号通信部が受信したＢＬＥ信号の受信強度に基づいて、前記距離測定部が、前記目標対象物までの距離を測定することを特徴とする。
これによれば、受信したＢＬＥ信号に基づいて、目標対象物までの距離を測定しているので、走行の邪魔になる障害物があるか否かにかかわらず、自走式電子機器がＢＬＥ信号を受信できる距離内にいる限り、自走式電子機器と目標対象物との間の直線距離を算出することができる。
【００１４】
また、前記制御部が、前記方向判定部によって決定された目標対象物の存在する方向に向かって、前記自走式電子機器を直進移動させることを特徴とする。
【００１５】
また、前記自走式電子機器は、充電池および掃除機能を備えた自走式掃除機であり、前記目標対象物は充電台であり、前記制御部が、前記方向判定部によって決定された充電台の存在する方向に向かって、前記自走式掃除機を進行させ、前記充電台に帰還させる機能を実行させることを特徴とする。
これによれば、自走式掃除機から充電台までの距離を測定し、その測定距離等に基づいて決定された目標対象物である充電台の存在する方向に向かって、自走式掃除機を進行させるので、自走式掃除機の充電台への帰還処理にかかる時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、複数の測定ポイントで目標対象物までの距離を測定し、各測定ポイントにおける測定距離と回転角度とを利用して、目標対象物の存在する方向を決定しているので、目標対象物の方向を検出する精度を向上させることができ、自走式電子機器を目標対象物の近傍へ移動する場合に、無駄な移動を少なくすることができ、その移動時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の自走式掃除機の一実施例の構成ブロック図である。
【図２】この発明の自走式掃除機の一実施例の概略を示す斜視図である。
【図３】この発明の自走式掃除機の回転角度と測定距離との関係の説明図である。
【図４】この発明の実施例１の帰還方向判定処理の概略説明図である。
【図５】この発明の実施例１の帰還方向判定処理のフローチャートである。
【図６】この発明の実施例２の帰還方向判定処理の概略説明図である。
【図７】この発明の実施例２の帰還方向判定処理の概略説明図である。
【図８】この発明の実施例２の帰還方向判定処理のフローチャートである。
【図９】この発明の実施例３の帰還方向判定処理の概略説明図である。
【図１０】この発明の実施例３の帰還方向判定処理のフローチャートである。
【図１１】この発明の実施例４の帰還方向判定処理の概略説明図である。
【図１２（ａ）】この発明の実施例４の帰還方向判定処理のフローチャートである。
【図１２（ｂ）】この発明の実施例４の帰還方向判定処理のフローチャートである。
【図１３】この発明の実施例５の帰還方向判定処理の概略説明図である。
【図１４】この発明の実施例５の帰還方向判定処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図に示す実施例に基づいて、この発明を説明する。
なお、これによって、この発明が限定されるものではない。
【００１９】
＜自走式電子機器の構成＞
この発明の自走式電子機器は、目標対象物の位置に向かって自動走行する電子機器である。
以下に、この発明の自走式電子機器の一実施例として、充電池および掃除機能を備えた「自走式掃除機」の構成について説明する。また、この場合、上記目標対象物は、充電台とする。
ただし、この発明は、自動走行制御を行って、目標対象物の近傍領域にまで移動する機能を有する電子機器であればよく、自走式掃除機に限定するものではない。また、目標対象物も、充電台に限定するものではない。
【００２０】
たとえば、自走式電子機器には、空気吸引を行い清浄化した空気を排気する自走式空気清浄機、イオンを発生させる自走式イオン発生機、ユーザに対して必要な情報を提示する機能やユーザが要求した機能を実行する自走式ロボット等も含まれる。目標対象物としては、後述する信号通信部を有するあらゆる有体物が含まれる。
【００２１】
図１に、この発明の自走式掃除機の一実施例の構成ブロック図を示す。
図１において、この発明の自走式掃除機（以下、掃除機またはクリーナとも呼ぶ）は、主として、制御部１１、充電池１２、電池残量検出部１３、信号通信部１４、超音波センサ１５、距離測定部１６、距離判定部１７、方向判定部１８、赤外線受信部１９、走行制御部２１、車輪２２、距離変化量算出部２５、距離変化量判定部２６、吸気口３１、排気口３２、集塵部３３、障害検知部３４、入力部３５、充電台接続部４１、記憶部５１を備える。
【００２２】
また、掃除を行う部屋などの所定の位置に充電台１００を固定設置する。充電台１００と自走式掃除機１を接続することにより、自走式掃除機１は充電台と接触した状態で充電台からの電力の供給を受け、自走式掃除機１の充電池１２を充電する。また、自走式掃除機１は、充電台１００から離れ自動走行しながら掃除機能を実行する。
【００２３】
この発明の自走式掃除機１は、設置された場所の床面を自走しながら、床面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掃除ロボットである。この発明の自走式掃除機１は、掃除が終了すると、自律的に充電台１００に帰還する機能を有する。
図２に、この発明の自走式掃除機の一実施例の概略斜視図を示す。
【００２４】
図２において、本発明の自走式掃除機１は、円盤形の筐体２を備え、この筐体２の内部および外部に、回転ブラシ、サイドブラシ１０、集塵部３３、電動送風機、複数の駆動輪からなる車輪２２、信号通信部１４、赤外線受信部１９、図１に示したその他の構成要素が設けられている。
図２において、赤外線受信部１９が配置されている部分を前方部、従動輪である後輪が配置されている部分を後方部、筐体内部に信号通信部１４や集塵部３３が配置されている部分を中間部と呼ぶ。
【００２５】
筐体２は、吸気口３１を有する平面視円形の底板と、筐体２に収容する集塵部３３を出し入れする際に開閉する蓋部３を中央部分に有している天板２ｂと、底板および天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。また、底板には一対の駆動輪および後輪の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口３２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、側板前部はバンパーとして機能する。
【００２６】
自走式掃除機１は、一対の駆動輪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静止した状態で旋回（以下、自転とも呼ぶ）する。例えば、掃除機１は、掃除領域の周縁に到達した場合および進路上の障害物に衝突した場合、駆動輪が停止し、一対の駆動輪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、設置場所全体あるいは所望範囲全体に障害物を避けながら自走する。
【００２７】
また、自走式掃除機１は、後述するように、信号通信部１４によって、充電台１００の信号通信部１０２から出射される無線信号を受信して充電台１００との距離を測定し、たとえば掃除が終了した場合、充電池１２の充電残量が少なくなった場合、あるいは設定された掃除タイマーの設定時間が経過した場合に、測定距離が短くなるように、自動的に目標対象物である充電台に近づく方向に向かって、直線的な走行と回転動作とを繰り返して進行し、充電台１００の近傍領域にまで帰還する。
ただし、障害物があれば、それを避けながら、充電台１００の方向へ移動する。
【００２８】
この発明では、目標対象物である充電台の存在する方向を見つけるために、現在位置で静止した状態で自転し、複数の測定ポイントで、自転の回転角度と、充電台までの直線距離を測定する。
あるいは、所定の半径Ｒで円弧を描くように公転し、複数の測定ポイントで、公転の回転角度と、充電台までの直線距離を測定する。
この測定の結果、後述するように、たとえば、測定した充電台までの距離が最小であった測定ポイントの回転角度の方向が、充電台が存在する方向であると決定する。
【００２９】
以下、図１に示す各構成要素を説明する。
図１の制御部１１は、自走式掃除機１の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
ＣＰＵは、ＲＯＭ等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の自走式掃除機１の掃除機能、走行機能、帰還機能などを実行する。
【００３０】
たとえば、制御部１１は、自走式電子機器を現在位置に静止させた状態で自転させるように、走行制御部２１を制御する。
また、方向判定部１８によって決定された目標対象物の存在する方向に向かって、自走式電子機器を直進移動させる。
特に、自走式電子機器が自走式掃除機の場合は、方向判定部１８によって決定された充電台の存在する方向に向かって、自走式掃除機を進行させ、充電台に帰還させる機能を実行させる。
【００３１】
充電池１２は、掃除機１の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、掃除機能および走行制御を行うための電力を供給する部分である。たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、などの充電池が用いられる。
充電池１２の充電は、掃除機１と充電台１００とを接続した状態で行われる。
掃除機１と充電台１００との接続は、互いの接続部（４１，１０１）である露出した充電端子どうしを接触させることにより行う。
【００３２】
電池残量検出部１３は、充電池の残りの容量（電池残量）を検出する部分であり、たとえば、フル充電状態に対して、現在の残容量をパーセント（％）で表した数値を出力する。ここで検出された電池残量（％）に基づいて、充電台１００の方へ帰還するべきか否かを判断し、帰還が必要な場合は、後述するように充電台の存在する方向を検出して帰還処理を実行する。
【００３３】
走行制御部２１は、自走式掃除機１の自律走行の制御をする部分であり、上記した車輪２２の回転を制御して、主として直線走行および回転動作をさせることによって、自動的に移動させる部分である。
車輪を駆動させることにより、掃除機１の前進、後退、回転、静止などの動作を行わせる。
上記したように、現在位置で旋回する動作を自転と呼び、所定の基点を円の中心点とし、所定の半径Ｒの円の円周上を円弧を描くように移動しながら回転する動作を公転と呼ぶ。
【００３４】
集塵部３３は、室内のゴミやちりを集める掃除機能を実行する部分であり、主として、図示しない集塵容器と、フィルタ部と、集塵容器およびフィルタ部を覆うカバー部とを備える。
また、吸気口３１と連通する流入路と、排気口３２と連通する排出路とを有し、吸気口３１から吸い込まれた空気を流入路を介して集塵容器内に導き、集塵後の空気を排出路を介して排気口３２から外部へ放出する。
吸気口３１および排気口３２は、それぞれ掃除のための空気の吸気および排気を行う部分であり、前記したような位置に形成される。
【００３５】
障害検知部３４は、掃除機１が走行中に、室内の机やいすなどの障害物に接触又は近づいたことを検知する部分であり、たとえば、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサや非接触センサ、又は障害物センサが用いられ、筐体２の側板２Ｃの前部に配置される。
ＣＰＵは、障害検知部３４から出力された信号に基づいて、障害物の存在する位置を認識する。認識された障害物の位置情報に基づいて、その障害物を避けて次に走行すべき方向を決定する。
【００３６】
入力部３５は、ユーザが、掃除機１の動作を指示入力する部分であり、掃除機１の筐体表面に、操作パネル、あるいは操作ボタンとして設けられる。
あるいは、入力部３５としては、掃除機本体とは別に、リモコンユニットを設け、ユーザがこのリモコンユニットに設けられた操作ボタンを押すことにより、赤外線や無線電波信号を送出し、無線通信により動作の指示入力をしてもよい。
入力部３５としては、たとえば、電源スイッチ、起動スイッチ、主電源スイッチ、充電要求スイッチ、その他のスイッチ（運転モードスイッチ，タイマースイッチ）などが設けられる。
【００３７】
図１の信号通信部１４は、目標対象物である充電台１００の信号通信部１０２から送信された無線信号を受信（検出）する部分である。信号通信部１４の素子としては、送信される無線信号を受信できる一般的な通信デバイスが利用できる。
以下の実施例では、充電台１００から送信される無線信号としては、たとえば、ブルートゥース  ローエナジー（ＢＬＥ：Bluetooth(登録商標) Low Energy）の規格で定められた信号を用いるものとする。以下、この信号を、ＢＬＥ信号と呼ぶ。
充電台からＢＬＥ信号が送信される場合は、信号通信部１４も、ＢＬＥによる通信が可能な受信デバイスが用いられる。この発明では、信号通信部１４が受信したＢＬＥ信号に含まれる送信側の信号送出レベルと、受信側で実際に受信したＢＬＥ信号の受信強度に基づいて、目標対象物までの距離を測定することを特徴とする。
【００３８】
ＢＬＥは、今日、近距離無線通信の一つの通信方式として用いられるブルートゥース拡張仕様の新しい規格であり、２．４ＧＨｚ帯の電波を利用した超低電力の無線通信を行うものである。
ＢＬＥは、最大通信速度が１Ｍｂｐｓであり、通信可能距離は２．５ｃｍから５０ｍ程度であり、省電力性を特徴とする。
【００３９】
この発明では、ＢＬＥ信号の送信デバイスからなる信号通信部１０２から出力される無線信号を、信号通信部１４によって受信することにより、信号通信部１０２と信号通信部１４との距離ｄを測定する。
たとえば、信号通信部１０２から出力されるＢＬＥ信号の予め定められた送信強度と、信号通信部１４によって受信されたＢＬＥ信号の受信強度とから、信号の減衰率を求め、電波の減衰特性から、減衰率に対応した上記距離ｄを計算すればよい。
【００４０】
また、ＢＬＥ信号は、指向性を有する赤外線とは異なり透過性を有する電波であるため、信号通信部１０２から、３６０度のあらゆる方向に送信される。
したがって、赤外線を遮るような障害物が、充電台１００と自走式掃除機１との間にあったとしても、ＢＬＥ信号を受信することができ、両者（１，１００）間の距離を測定することができる。
【００４１】
超音波センサ１５は、部屋の壁や机などの対象物までの距離を検出するものであり、超音波を発信する送波器と、対象物からの反射波を受信する受波器とから構成される。
超音波センサ１５は、主として、壁などの障害物までの距離の測定に用いられる。
【００４２】
距離測定部１６は、受信された無線信号に基づいて、目標対象物である充電台１００までの距離を測定する部分である。具体的には、信号通信部１４によって受信されたＢＬＥ信号を用い、ＢＬＥ信号の受信強度を検出し、自走式掃除機１と充電台１００との距離ｄを計算する。
この発明では、以下の実施例で説明するように、距離測定部１６は、自走式掃除機１が自転または公転している間に、複数の測定ポイントＰにおいて、自走式掃除機１と充電台１００との間の距離ｄｐを測定し、この測定距離ｄｐと、基準となる初期回転位置から測定ポイントまでの回転角度θｐとを、記憶部５１に記憶する。
【００４３】
距離判定部１７は、距離測定部１６によって計算された複数の測定距離の大小関係を判定する部分である。
たとえば、自走式掃除機１が自転して1回転している間に、複数の測定ポイントで測定された複数個の測定距離の中から、最小の測定距離あるいは最大の測定距離を判定する部分である。
【００４４】
方向判定部１８は、目標対象物の存在する方向を判定する部分である。
この目標対象物の存在する方向を判定するために、主として、距離測定部１６によって、複数の測定ポイントで測定された複数の測定距離と、各測定ポイントにおける回転角度とを利用する。
たとえば、目標対象物が充電台１００である場合、自走式掃除機１を現在位置に静止させた状態で自転させ、所定の初期回転位置から１回転する間に、距離測定部１６によって複数の測定ポイントで充電台までの距離ｄを測定し、測定された複数の測定距離ｄのうち、最小の距離ｄａが計測された測定ポイントａに対応する自転の回転角度θａが、充電台１００の存在する方向であると決定する。
充電台の存在する方向が決定された場合、この回転角度θａが示す方向を、充電台へ帰還するための進行方向に設定し、自走式掃除機１は、原則として、この設定した進行方向に向かって、直進移動を開始する。
【００４５】
この方向判定部１８による方向の判定方法には、後述する実施例に示すように種々のバリエーションがある。
たとえば、上記のような自転ではなく、自走式電子機器を、所定の半径の円の円周上を移動するように公転させて、公転によって１回転する間に、複数の測定ポイントで測定された複数の測定距離と、各測定ポイントにおける公転角度とを利用して、目標対象物の存在する方向を決定してもよい。
また、自走式電子機器を、所定の経路上に沿って移動させ、その移動中に、複数の測定ポイントで目標対象物までの距離を測定し、測定された複数の測定距離と、各測定ポイントの位置情報とを利用して、目標対象物の存在する方向を決定してもよい。
ここで、所定の経路としては、上記公転の円周上に限るものではなく、楕円、多角形、直線などの経路であってもよい。
【００４６】
赤外線受信部１９は、充電台の赤外線送信部１０６から出力された赤外線信号を受信する部分であり、赤外線信号は、自走式掃除機の帰還処理および充電台への接続処理に用いられる。
距離変化量算出部２５は、複数の測定ポイントＰで測定された目標対象物までの測定距離を利用して、各測定ポイントにおける測定距離ｄｐの変化量ｄｋを算出する部分である。
自走式掃除機１が静止状態で自転し、１回転した場合、充電台までの測定距離ｄｐは、最小値ｄａと最大値ｄｂとの間で連続的に変化する。このとき、自転の回転角度θｐと充電台までの測定距離ｄｐとの関係グラフはほぼ正弦波的に変化する曲線となる。そこで、各測定ポイントＰでの曲線の傾きを、測定距離ｄｐの変化量ｄｋとして計算する。
距離変化量判定部２６は、上記のように算出された各測定ポイントＰでの測定距離ｄｐの変化量ｄｋの中から、最小変化量ｄｋｆと、最大変化量ｄｋｇとを判定する部分である。
距離変化量算出部２５と距離変化量判定部２６は、後述する実施例４で用いる。
この実施例４では、最小変化量と最大変化量に対応する回転角度を取得して、方向判定部１８が、目標対象物である充電台の存在する方向を決定する。
【００４７】
充電台接続部４１は、充電池１２を充電させるための電力を入力するための端子である。
この充電台接続部４１と、充電台１００の掃除機接続部１０１とを物理的に接触させることにより、充電台１００の電力供給部１０４から与えられる電力を、充電池１２に供給し充電する。
充電台接続部４１は、掃除機接続部１０１と接触させるために、掃除機１本体の側面に露出した状態で形成される。
自走式掃除機１は、充電台の近傍に帰還した後、赤外線受信部１９によって受信された赤外線を利用して、充電台接続部４１と掃除機接続部１０１とを接触させるように、接続処理を行う。
【００４８】
記憶部５１は、自走式掃除機１の各種機能を実現するために必要な情報や、プログラムを記憶する部分であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体記憶素子、ＨＤＤ、ＳＳＤなどの記憶装置、その他の記憶媒体が用いられる。
記憶部５１には、主として、回転角度θｐと測定距離ｄｐとからなる測定情報５２、最小距離ｄａとその最小距離ｄａが測定された測定ポイントａにおける回転角度θａとからなる最小情報５３、最大距離ｄｂとその最大距離ｄｂが測定された測定ポイントｂにおける回転角度θｂとからなる最大情報５４、進行方向自転角度θｍ５５、距離変化量情報５６、公転測定情報５７、進行方向公転角度θＡ５８などが記憶される。
【００４９】
測定情報５２は、自走式掃除機１が静止状態で自転し、１回転する間に複数の測定ポイントで測定された情報であり、各測定ポイントＰにおける自転の回転角度θｐと、目標対象物である充電台までの測定距離ｄｐとを対応づけて記憶したものである。
図３に、この発明の自走式掃除機の回転角度と測定距離との関係の説明図を示す。
図３（ａ）において、自走式掃除機１が掃除を行う部屋Ｒに、左方向に充電台１００が固定配置され、自走式掃除機１が右方向に移動して、点Ｏを中心とする位置で、自転している状態を示している。点Ｏを自転中心とする。
【００５０】
ここで、自走式掃除機１は、自転中心Ｏから見て右方向のＰ０を基準角（ゼロ度）として、回転角度θｐだけ回転した測定ポイントＰの状態にある場合を示している。
自走式掃除機１の信号通信部１４が、中心Ｏから見て、ＯＰの方向にあるものとする。
この状態において、充電台１００の信号通信部１０２から送信されたＢＬＥ信号を、信号通信部１４によって受信することにより、測定ポイントＰにおける測定距離ｄｐが測定される。
測定距離ｄｐは、充電台の信号通信部１０２と自走式掃除機１の信号通信部１４との間の距離に相当し、この測定距離ｄｐを、自走式掃除機１の現在位置での回転角度θｐに対応した距離とする。
【００５１】
測定距離ｄを測定する測定ポイントＰは、１回転する間に複数個設ければよく、自転の回転角の一定値ごと、たとえば、１度回転するごとに、あるいは１０度回転するごとに、測定ポイントＰを設けてもよい。
充電台の方向を判定する精度を向上させるためには、できるだけ、測定ポイントの数は多い方が好ましい。
【００５２】
図３（ｂ）に、測定距離が最も小さくなる測定ポイントａを示し、図３（ｃ）に、測定距離が最も大きくなる測定ポイントｂを示す。
また、測定ポイントａにおける最小距離ｄａと自転の回転角度θａが最小情報５３であり、測定ポイントｂにおける最大距離ｄｂと自転の回転角度θｂが最大情報５４である。
ここで、１回転中のあらゆる測定ポイントＰにおける測定距離ｄｐのうち、図３（ｂ）のように、最小の測定距離ｄａが測定される測定ポイントａにおける回転角度θａを求めることにより、充電台１００が存在する位置の方向がわかる。
あるいは、図３（ｂ）と図３（ｃ）の２つの測定距離（ｄａ，ｄｂ）は、対応する回転角度がほぼ１８０度の差があることを利用すれば、後述する実施例２で説明するように、より高精度に充電台の存在する方向を判定することができる。
【００５３】
進行方向自転角度θｍ５５は、上記のようにして求められた充電台の存在する方向を示す自転の回転角度である。
たとえば、最小距離ｄａが測定された測定ポイントａの回転角度θａを充電台の存在する方向と判定する場合は、進行方向自転角度θｍは、回転角度θａに等しい。
距離変化量情報５６は、距離変化量算出部２５で算出された変化量情報や、距離変化量判定部２６によって用いられる情報を意味する。
たとえば、後述する実施例４で利用する測定距離の変化量（ｄｋｎ，ｄｋｆ，ｄｋｇ）や、それらの変化量に対応する角度（θｆ，θｇ，θｈ，θｈ２）などが、距離変化量情報５６に相当する。
【００５４】
公転測定情報５７は、後述する実施例５で利用する情報であり、自走式掃除機１が、ある点を円の中心点とした所定の半径Ｒの円の円周上を回転走行（公転）する場合に、測定される情報を意味する。
たとえば、目標対象物である充電台までの測定距離ｄｐや、最小距離ｄＡに対応した公転の回転角度θＡなどが、公転測定情報５７に相当する。
進行方向公転角度θＡ５８は、充電台の存在する方向を示す公転の回転角度を意味する。
充電台に帰還する場合は、この進行方向公転角度５８が示す方向に向かって、原則として、直進移動を開始する。
【００５５】
この発明の自走式掃除機１は、以上のような構成に加えて、他にも必要な構成や機能を備えてもよい。
たとえば、掃除中あるいは静止状態において、イオンを発生する構成（イオン発生器）を備えて、除菌や消臭（または脱臭）を行うようにしてもよい。
また、掃除処理を実行する時間を設定するタイマースイッチを設け、タイマースイッチの入（ＯＮ）操作がされた場合には、予め設定された時間（たとえば６０分間）のカウントを開始し、その設定時間が経過するまで掃除処理を実行するようにしてもよい。
この設定時間が経過した後は、掃除処理を中止し、自動的に充電台に帰還するようにしてもよい。
【００５６】
＜充電台の構成＞
図１において、充電台１００は、主として、掃除機接続部１０１、信号通信部１０２、制御部１０３、電力供給部１０４、赤外線送信部１０６を備え、室内の壁などに配置された商用電源１０５のコンセントからのＡＣ電源電力の供給を受ける。
電力供給部１０４は、商用電源１０５からの交流電力を受け入れ、掃除機１を充電することのできる直流電力に変換し、掃除機接続部１０１に与える部分である。
【００５７】
赤外線送信部１０６は、赤外線信号を送信する部分である。
信号通信部１０２は、無線信号を送信（発信）する部分である。たとえば、ＢＬＥの規格に基づいた信号を送信するＢＬＥの送信デバイスが用いられる。
充電台１００の制御部１０３は、充電台の各種機能を実現する部分であり、主として、ＢＬＥ信号や赤外線信号の送信処理と、充電電力の供給制御を行う。制御部１０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータにより実現できる。
【００５８】
＜充電台の存在位置の方向判定処理＞
以下に、自走式掃除機１が帰還する目標対象物である充電台１００の存在位置の方向（帰還方向とも呼ぶ）を判定する処理の実施例を説明する。
以下の実施例の図面において、符号ｍは、目標対象物である充電台１００の位置を示し、符号ｏは、自走式掃除機１の信号通信部１４の初期位置を示している。
初期位置は、回転角度θｐを測定する基準となる方向を示しており、自転あるいは公転の中心から見たこの方向の回転角度をゼロ度とする。
信号通信部１４が初期位置にある場合、符号ｍと符号ｏとを結ぶ直線距離ｄを、充電台の信号通信部１０２と自走式掃除機の信号通信部１４との距離とする。
また、自走式掃除機１が自転する場合においては、自転の中心と信号通信部１４との間の距離をｒとする。
自走式掃除機１が公転する場合は、公転の半径Ｒが十分大きいとすると、公転の中心と信号通信部１４との間の距離を、公転の半径Ｒとみなすことができる。
【００５９】
（実施例１）
実施例１では、自走式掃除機が現在位置において回転動作（自転）し、充電台までの測定距離ｄのうち最小距離ｄａが測定された測定ポイントａにおける回転角度θａを、進行方向自転角度θｍとする場合を示す。
ここで、方向判定部１８は、回転動作の中心（自転中心）と、最小の測定距離ｄａが測定された測定ポイントａとを結ぶ直線を、自転中心から見て、測定ポイントａのある方向に延長した方向を、目標対象物である充電台が存在する方向と判定する。
図４に、この発明の実施例１における帰還方向の判定処理の概略説明図を示す。
図５に、この発明の実施例１における帰還方向判定処理のフローチャートを示す。
【００６０】
図４（ａ）において、自走式掃除機１が方向判定処理を実行する初期位置の状態を示している。
このとき、符号ｏの位置に信号通信部１４があり、自走式掃除機１の自転中心から見て右方向が回転角度のゼロ度の方向である。
まず、この初期位置において、距離測定部１６が、信号通信部１４によって受信されたＢＬＥ信号を利用して、目標対象物である充電台の信号通信部１０２と信号通信部１４との間の測定距離ｄを測定する。
この測定距離ｄと、初期位置の回転角度θ（ゼロ度）とを対応づけて、測定情報５２として、記憶部５１に記憶する。
この後、図５のステップＳ１において、自走式掃除機１は、自走制御部２１によって車輪を駆動させて、現在位置に静止した状態で、回転（自転）を開始させる。
【００６１】
次に、ステップＳ２において、次の測定ポイントＰまで回転し、その測定ポイントＰにおける回転角度θｐと、目標対象物である充電台までの測定距離ｄｐを測定し、記憶部５１に記憶する。
測定ポイントの位置は、任意の位置でよいが、その位置決めの方法としては、たとえば、一定角度（たとえば、１０度）回転するごとに測定ポイントを設定してもよく、あるいは、一定時間経過するごとに測定ポイントを設定してもよい。
図４（ｂ）は、最小の測定距離ｄａが測定される測定ポイントａの位置を示しており、このときの回転角度をθａとしている。
このように、複数の測定ポイントＰで、回転角度θｐと測定距離ｄｐからなる測定情報５２を測定し、記憶する。
ステップＳ３において、図４（ｃ）に示すように、初期回転位置まで１回転した後、回転を終了し、情報（ｄｐ，θｐ）の測定を終了する。
このとき、測定ポイントの数に相当する測定情報５２が、記憶部５１に記憶されることになる。
【００６２】
図４（ｅ）に、自転の回転角０度から３６０度まで、１回転した場合の測定距離ｄの変化のグラフを示す。
このグラフによれば、回転角度がθａの測定ポイントａの場合に、測定距離ｄが最小値ｄａとなることを示している。
また、図４（ｂ）より、最小距離ｄａの位置に信号通信部１４がきたとき、すなわち、対応する回転角度θａだけ回転したときに、自転中心から見て測定ポイントａの延長方向に、充電台が存在することがわかる。
したがって、充電台の存在する方向を決定するためには、最小距離ｄａを求めればよい。
【００６３】
ステップＳ４において、距離判定部１７が、記憶した複数の測定距離ｄｐのうち、最小の距離ｄａを検出する。
次に、方向判定部１８が、記憶部５１に記憶された測定情報５２の中から、最小距離ｄａに対応する回転角度θａを取得して、記憶する。
実施例１では、この回転角度θａを、充電台の存在する方向を示す回転角度に設定する。
ステップＳ５において、図４（ｄ）に示すように、自走式掃除機１は、現在位置で自転し、回転角度θａだけ回転する。
自転の中心から、回転角度θａの測定ポイントａの方向に延長した直線の延長方向で、測定距離ｄａだけ離れた位置に、充電台１００が存在するので、この回転角度θａの方向を、自走式掃除機の進行方向に設定する。
すなわち、回転角度θａを、進行方向自転角度θｍに設定する。
【００６４】
ステップＳ６において、上記のように設定した進行方向に、直進移動を開始させる。
すなわち、自走式掃除機１は、充電台の存在する方向に向かって、帰還する。
これによれば、１回転の自転をして目標対象物である充電台までの最小距離を測定するだけで、容易に、充電台の存在する方向を決定することができる。
また、自走式掃除機１は、自動的に目標対象物である充電台の存在する方向を探し出してその方向を進行方向にするので、現在位置から、充電台から離れる方向に向かって無駄な移動をすることなく、充電台へ帰還するまでの時間を短縮することができる。
なお、本実施例では初期位置まで1回転したのちに、最小の距離ｄａの検出を行っているが、回転動作中に逐一、測定距離をそれまでの測定結果と比較しつつ、距離ｄの極小点が判別された時点でその極小点の角度をθａと判断するようにしてもよく、必ずしも１回転の動作を完了せずともよい。
【００６５】
（実施例２）
実施例２では、自走式掃除機が静止状態で自転し、充電台までの測定距離ｄのうち、最小距離ｄａと最大距離ｄｂとを求め、それぞれの測定ポイントにおける回転角度（θａ，θｂ）を利用して、進行方向自転角度θｍを決定する場合を示す。
ここで、方向判定部１８は、最小の測定距離ｄａが測定された第１測定ポイントの位置と、最大の測定距離ｄｂが測定された測定ポイントから１８０度回転させた第２測定ポイントの位置との間の平均位置を計算し、自転中心と平均位置とを結ぶ直線を、自転中心から見て、平均位置のある方向に延長した方向を、目標対象物である充電台が存在する方向と判定する。
上記平均位置とは、図６（ｅ）に後述するような進行方向自転角度θｍに対応する測定ポイントの位置に相当する。
【００６６】
この実施例２の方法により帰還方向を決定すれば、ＢＬＥ信号にノイズ等が重量されて、測定距離ｄに誤差が発生していたとしても、その誤差の影響を少なくして帰還方向の決定精度を向上させることができる。
図６に、この発明の実施例２における帰還方向の判定処理の概略説明図を示す。
図７に、この発明の実施例２における回転角度と測定距離の関係グラフを示す。
図８に、この発明の実施例２における帰還方向判定処理のフローチャートを示す。
【００６７】
図６（ａ）は、図４（ａ）と同様に、初期位置の状態を示している。
図６（ｂ）は、図４（ｂ）と同様に、最小距離ｄａが測定される回転角度θａの測定ポイントａを示している。
図６（ｃ）は、最大距離ｄｂが測定される回転角度θｂの測定ポイントｂを示している。
図６（ｄ）は、図４（ｄ）と同様に、１回転して、図６（ａ）の初期位置まで戻ってきた状態を示している。
実施例２においても、実施例１と同様に、図６（ａ）から図６（ｄ）まで、静止した現在位置で初期位置から自転を開始し、１回転するまでの間に、複数の測定ポイントＰで距離ｄｐを測定し、測定距離ｄｐとその測定ポイントの回転角度θｐとを対応づけて、測定情報５２として記憶部５１に記憶する。
図８のフローチャートにおいて、図５のフローチャートのステップと同一の処理を行うステップには、同一番号を付与している。
【００６８】
図８において、ステップＳ１からＳ４までは、図５と同様の処理を行う。
ステップＳ４の後、ステップＳ１１において、距離判定部１７が、記憶した複数の測定距離ｄｐのうち、最大の距離ｄｂを検出する。
次に、方向判定部１８が、記憶部５１に記憶された測定情報５２の中から、最大距離ｄｂに対応する回転角度θｂを取得して、記憶する。
ステップＳ１２において、取得した回転角度θｂから１８０度回転した角度θｂａを算出する。すなわち、θｂａ＝（θｂ＋１８０）ｍｏｄ３６０を求める。
このとき、θｂａは、最小距離ｄａに対応した回転角度θａに近似した数値となる。
図６（ｆ）は、図４（ｅ）と同様に、回転角度と測定距離との関係グラフを示している。たとえば、回転角度θａが１４０度程度とし、回転角度θｂが３２０度程度とすると、回転角度θｂａは、３２０−１８０＝１４０度程度となる。
【００６９】
ステップＳ１３において、回転角度θａとθｂａとの平均値θｍを計算する。
θｍ＝（θａ＋θｂａ）／２である。
平均値を求めるのは、測定距離ｄの誤差を減らすためである。
図７（ａ）は、図６（ｆ）と同じグラフを示しているが、受信したＢＬＥ信号から求めた測定距離に誤差がない理想的なグラフを示している。
この場合は、角度θｂａは、最大角度θｂから１８０度を引いたものであり、誤差がない場合は、θａ＝θｂａとなり、平均値θｍもθａに等しくなる。
しかし、実際には、測定値にはノイズ成分など誤差の原因となる成分が含まれているので、図７（ｂ）に示すように、回転角度θと測定距離ｄとの関係グラフは、全体的には正弦波形に近似しているものの、局所的にはばらつきのあるグラフとなる。
したがって、最大距離ｄｂに対応した回転角度θｂから１８０度を引いた角度θｂａは、回転角度θａと同一とはならない場合が多い。
そこで、この実施例２では、測定値のばらつきを考慮して、回転角度θａとθｂａとの平均値θｍを、充電台の存在する方向として採用する。
【００７０】
ステップＳ１４において、図６（ｅ）に示すように、自走式掃除機１は、現在位置で自転し、回転角度θｍだけ回転する。
また、自転中心から見て回転角度θｍの回転方向を、自走式掃除機１の進行方向に設定する。
すなわち、回転角度θａとθｂａとの平均値を、進行方向自転角度θｍに設定する。
その後、ステップＳ６において、図５のフローチャートと同様に、設定した進行方向に、直進移動を開始させる。
これによれば、充電台の存在する方向を容易に決定することができる。さらに、最小距離ｄａと最大距離ｄｂとから求めた回転角度θａとθｂａの平均値を、充電台の存在する方向としているので、ノイズ等の影響を減らすことができ、充電台の存在する方向の決定精度を向上させることができる。
【００７１】
（実施例３）
実施例３では、複数回の自転を実行し、実施例２で行った距離測定処理と、測定距離ｄとその測定ポイントの回転角度θの記憶処理とを、複数回行う場合を示す。
すなわち、自走式掃除機の現在位置での自転を、１回だけでなく、Ｎ回（Ｎ：２以上の整数）行い、同じ測定ポイントにおける測定情報５２の取得と記憶もＮ回行う。
これにより、実施例２よりも、測定距離の誤差の影響を少なくして、充電台の存在する方向の決定精度をより向上させる。
図９に、この発明の実施例３における帰還方向の判定処理の概略説明図を示す。
図１０に、この発明の実施例３における帰還方向判定処理のフローチャートを示す。
図１０のフローチャートにおいても、図５のフローチャートと同じ処理を行うステップには、図５と同一のステップ番号を付与している。
【００７２】
図９（ａ）は、図６（ａ）と同様に、自転の初期位置を示している。
図９（ｂ１）、（ｃ１）、（ｄ１）は、１回目の自転を示しており、それぞれ、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。
ここで、１回目の回転なので、たとえば、図９（ｂ１）に示すように、最小距離ｄａ１を測定した測定ポイントａ１における回転角度をθａ１とする。
また、図９（ｃ１）に示すように、最大距離ｄｂ１を測定した測定ポイントｂ１における回転角度をθｂ１とする。
図９（ｂ２）、（ｃ２）、（ｄ２）は、２回目の自転を示しており、それぞれ、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。
このような自転をＮ回繰り返し、各回転時における測定ポイントＰでの測定距離ｄｐと、回転角度θｐとを対応させて、記憶部５１に記憶する。
【００７３】
図１０のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ２１で、回転回数Ｎを、初期設定する。
次に、ステップＳ２２において、現在の回転数を示す変数ｎに、１を初期設定する。
その後、図５のフローチャートと同様に、ｎ回目の回転時において、ステップＳ１，Ｓ２およびＳ３と同様の処理を行う。
ステップＳ２３において、ｎ回目の回転において記憶した測定距離ｄｐのうち、最小距離ｄａに対応して記憶された回転角度θａｎを取得し、最小情報５３として記憶する。
ステップＳ２４において、ｎ回目の回転において記憶した測定距離ｄｐのうち、最大距離ｄｂに対応して記憶された回転角度θｂｎを取得し、最大情報５４として記憶する。
ステップＳ２５において、ステップＳ２４で取得されたｎ回目の回転における回転角度θｂｎから１８０度回転した角度θｂａｎを算出し、記憶部５１に記憶する。
θｂａｎ＝（θｂｎ＋１８０）ｍｏｄ３６０である。
このｎ回目の回転によって算出されたθｂａｎは、ステップＳ２３で取得されたｎ回目の回転における回転角度θａｎに近似した数値となる。
【００７４】
ステップＳ２６において、変数ｎに１を加算する。
ステップＳ２７において、変数ｎ＞Ｎか否かをチェックする。
変数ｎ＞Ｎの場合は、ステップＳ２８へ進み、そうでない場合は、ステップＳ１へ戻り、次回の自転処理を行い、ステップＳ１からＳ２５までと同様の処理を繰り返す。
【００７５】
ステップＳ２８において、Ｎ回の自転を行った結果、記憶部５１に記憶されたＮ個の回転角度θａｋと、Ｎ個の回転角度θｂａｋとから求めた回転角度の全平均値θｍを、次式を用いて計算する。
θｍ＝Σ（θａｋ＋θｂａｋ）／２Ｎ
ここで、変数ｋは１からＮの整数であり、ｋ回目の自転時に、ステップＳ２３とステップＳ２５において取得したθａｋとθｂａｋとから求めた平均値（θａｋ＋θｂａｋ）／２をＮ個加算して、Ｎで割ったものが、全平均値θｍである。
この全平均値θｍが、充電台の存在する方向を示す回転角度（進行方向自転角度）となる。
【００７６】
次に、ステップＳ１４において、図８に示したのと同様に、現在位置で、回転角度θｍだけ回転する。
また、この回転角度θｍの方向を、自走式掃除機の進行方向に設定する。
さらに、図５のステップＳ６に示したのと同様に、設定した進行方向に、直進移動を開始させる。
すなわち、自走式掃除機１は、充電台の存在する方向に向かって、帰還する。
これによれば、実施例２の測定処理および方向判定処理を、Ｎ回繰り返しているので、より高精度に、充電台の存在する方向を決定することができる。
【００７７】
なお、一般的に、測定距離ｄｐが短い方が、受信信号の強度が大きくノイズの影響を受けにくいので、測定精度が高くなると考えられる。したがって、回転角度の平均値θｍを計算する場合に、単純に、回転角度θａｋとθｂａｋとの平均を求めるのではなく、最大距離ｄｂｋに対応して求められた回転角度θｂａｋよりも、最小距離ｄａｋに対応する回転角度θａｋの方が重視されるような重み付けを行った重み付け平均値を、計算してもよい。
【００７８】
（実施例４）
実施例４では、実施例１や２に示すような自転による距離測定処理を行った後、各測定ポイントでの測定距離の変化量ｄｋを計算して、この距離変化量ｄｋのうち、最小変化量ｄｋｆと、最大変化量ｄｋｇに対応した回転角度（θｆ，θｇ）を利用して、進行方向自転角度θｍを決定する場合を示す。
ここで、方向判定部１８は、距離変化量算出部２５によって算出された複数の測定距離の変化量のうち、最大変化量が算出された第１測定ポイントの位置と、最小変化量が算出された第２測定ポイントの位置との間の平均位置を計算し、回転動作の中心（自転中心）と平均位置とを結ぶ直線を、自転中心から見て、平均位置のある方向に延長した方向を、目標対象物である充電台が存在する方向と判定する。
上記平均位置は、図１１（ｅ）に後述するような進行方向自転角度θｍに対応する測定ポイントｈの位置に相当する。
図１１に、この発明の実施例４における帰還方向の判定処理の概略説明図を示す。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に、この発明の実施例４における帰還方向判定処理のフローチャートを示す。
【００７９】
一般的に、実施例２で測定された最小距離ｄａと最大距離ｄｂとが求められる測定ポイント付近では、回転角度に対応した測定距離の変化量ｄｋが小さい。
したがって、測定距離の変化量ｄｋが小さいため、測定誤差の影響を受けやすく、充電台の存在する方向の決定にずれが生じやすい。
一方、自転中において、測定距離の変化量の絶対値が最も大きくなる図１１（ｂ）と図１１（ｃ）に示す接線方向の測定ポイント（ｆ，ｇ）では、測定誤差の影響は比較的小さいので、この測定ポイント（ｆ，ｇ）における測定情報５２を利用すれば、精度よく充電台の存在する方向を決定することができる。
そこで、以下に示すように、測定距離の変化量ｄｋを利用して、充電台の存在する方向を決定する。
【００８０】
図１１（ａ）は、図４（ａ）などと同様に、自転の初期位置を示している。
図１１（ｂ）は、測定距離ｄの変化量が正の方向に最小となる距離ｄｆの測定ポイントｆを示している。測定ポイントＰｎにおける測定距離ｄの変化量をｄｋｎとし、測定ポイントｆにおける最小変化量をｄｋｆとする。
また、測定ポイントｆに対応した回転角度をθｆとする。
測定距離ｄの変化量が正の方向に最小となる場合とは、逆の負の方向に最大となることを意味し、変化量の絶対値で考えれば、変化量が負の領域における測定距離ｄの変化量の絶対値が最大となる位置に相当する。
図１１（ｃ）は、測定距離ｄの変化量が正の方向に最大となる距離ｄｇの測定ポイントｇを示している。
測定ポイントｇにおける最大変化量をｄｋｇとし、測定ポイントｇに対応した回転角度をθｇとする。
図１１（ｄ）は、図４（ｃ）や図６（ｄ）と同様に、初期回転位置まで１回転した後の状態を示しており、この状態となるまで、複数の測定ポイントＰで、回転角度θｐと、充電台までの距離ｄｐとを測定し、記憶する。
【００８１】
図１１（ｆ）は、自走式掃除機が自転して、１回転した場合の回転角度と測定距離との関係グラフを示している。
このグラフは、図４（ｅ）などと同様に、ほぼ正弦波的な曲線であり、測定距離ｄは最小値と最大値を持ち、最小値と最大値との間のグラフは、傾きが変化している。
グラフの傾きは、各回転角度（測定ポイントＰｎ）に対する測定距離の変化量ｄｋｎを示している。
たとえば、測定距離ｄが最小値と最大値を示す回転角のところでは、傾きがゼロである。
また、測定距離が最小値から最大値にかけての右上がりの曲線部分では、傾きは正の値を持ち、回転角度がθｇのところまでは徐々に増加し、その後測定距離が最大値のところまでは、傾きは徐々に減少する。
すなわち、回転角度がθｇのときに、傾きが最大となり、測定距離ｄの変化量ｄｋは最大となる。
同様の考え方によれば、回転角度がθｆのときに、傾きは負の値をもち、その絶対値は傾きが負の領域において最大となる。すなわち、測定距離ｄの変化量ｄｋは最小となる。
【００８２】
充電台までの距離を測定する場合、実際には、測定誤差が含まれているが、回転角度がθｆとθｇの付近のように測定距離の変化量ｄｋの絶対値が大きい部分では、測定距離ｄが最小値および最大値の付近のように測定距離の変化量ｄｋの絶対値が小さい部分よりも、その測定誤差の影響を受けにくいと考えられる。
したがって、図１１（ｂ）と図１１（ｃ）に示す測定ポイント（ｆ，ｇ）における角度情報（θｆ，θｇなど）を用いた方が、充電台の存在する方向を、より高精度に求めることができる。
【００８３】
図１２（ａ）のステップＳ１〜Ｓ３において、図５に示した処理と同様の処理を行う。
これにより、１回転分の複数の測定ポイントでの測定情報５２（θｐ，ｄｐ）が測定され、記憶される。
次に、ステップＳ３１において、記憶された測定情報５２を用いて、各測定ポイントＰｎにおける測定距離の変化量ｄｋｎを計算し、記憶する。
ステップＳ３２において、記憶された各測定距離の変化量ｄｋｎを比較して、この中から、最小変化量ｄｋｆと、最大変化量ｄｋｇを取得し、記憶する。
最小変化量ｄｋｆは、図１１（ｂ）に示す測定ポイントｆで測定されたものであり、最大変化量ｄｋｇは、図１１（ｃ）に示す測定ポイントｇで測定されたものとする。
ステップＳ３３において、最小変化量ｄｋｆが測定された測定ポイントｆに対応した回転角度θｆと、最大変化量ｄｋｇが測定された測定ポイントｇに対応した回転角度θｇとを取得し、記憶する。
【００８４】
ステップＳ３４において、回転角度θｆとθｇとの中間の回転角度θｈを、次式により算出する。
θｈ＝（θｆ＋θｇ）／２である。
ステップＳ３５において、中間の回転角度θｈから、１８０度回転した回転角度θｈ２を算出する。
θｈ２＝（θｈ＋１８０）ｍｏｄ３６０である。
【００８５】
ステップＳ３６において、ステップＳ２で測定した測定情報５２を利用して、回転角度θｈに対応する測定距離ｄｈと、回転角度θｈ２に対応する測定距離ｄｈ２とを取得し、記憶する。
そして、この２つの測定距離ｄｈとｄｈ２とを比較する。
ステップＳ３７において、２つの測定距離（ｄｈ，ｄｈ２）のうち、小さい方の距離を選択し、小さい方の距離に対応する回転角度を、回転角度θｍに設定し、記憶する。
この回転角度θｍが、進行方向自転角度５５に相当する。
これにより、充電台の存在する方向が決定される。
【００８６】
なお、θｍの決定は、ｄｈ、ｄｈ２を用いずに、θｆとθｇとの大小関係から図１２（ｂ）のフローチャートに示すように行ってもよい。
図１２（ｂ）は、回転角度θｍの他の算出方法を示したフローチャートである。
図１２（ｂ）において、図１２（ａ）のステップＳ３４からＳ３７の処理に代えて、ステップＳ４１の処理を行う点が図１２（ａ）と異なるだけで、他の処理は図１２（ａ）と同様である。
ステップＳ４１では、次のいずれかの数式を用いて、θｆおよびθｇとから、回転角度θｍを算出する。
θｍ＝−（θｆ＋θｇ）／２  （θｆ≦θｇ）
θｍ＝（θｆ＋θｇ）／２  （θｆ＞θｇ）
（ここで、０°≦θｆ、θｇ≦３６０°である。）
【００８７】
次に、図８のステップＳ１４に示したのと同様の処理を行い、現在位置で、回転角度θｍだけ回転し、回転角度θｍの方向を、自走式掃除機の進行方向に設定する。
さらに、図５のステップ６に示したのと同様の処理を行い、設定した進行方向に、直進移動を開始して、充電台へ帰還する。
このように、測定距離の変化量を利用することにより、より精度よく、充電台の存在する方向を決定することができる。
【００８８】
なお、図１２（ａ）または図１２（ｂ）に示した処理と、実施例２に示した測定距離の最大値と最小値の平均を計算して充電台の存在する方向を決定する処理とを組み合わせてもよい。
さらに、実施例３に示したのと同様に、図１２（ａ）または図１２（ｂ）の処理を複数回繰り返してもよい。
このように、いくつかの実施例の処理を組み合わせたり、同様の処理を繰り返し実行することによって、充電台の存在する方向を検出する精度を、より向上させることができる。
【００８９】
（実施例５）
実施例５では、上記実施例１〜４とは異なり、自走式掃除機１が公転することにより、充電台と自走式掃除機１との間の距離ｄが最小となる公転角度θＡを求めて、その公転角度θＡが示す方向を、充電台の存在する方向に決定する場合を示す。
図１３に、この発明の実施例５の帰還方向の判定処理の概略説明図を示す。
図１４に、この発明の実施例５における帰還方向判定処理のフローチャートを示す。
図１３（ａ）は、自走式掃除機１が公転を開始する初期回転位置を示している。
図中の破線で示した曲線は、自走式掃除機１が公転する円周を示しており、自走式掃除機１は、この円周上を初期回転位置から１回転する。
また、符号Ｏは、公転する円周の円の中心を示しており、符号Ｒは、この円の公転半径を示している。
すなわち、自走式掃除機１は、公転中心Ｏから半径Ｒの円の円周上を１回転する。
【００９０】
ここで、公転半径Ｒ、および公転中心Ｏの位置は任意でよい。
ただし、円の半径Ｒは大きいほど、精度よく、充電台の存在する方向を決定することができる。
また、自走式掃除機１が公転している間は、実施例１などに示したような自転をする必要はない。
【００９１】
図１４のステップＳ５１において、公転半径Ｒを設定する。
公転半径Ｒは任意でよいが、充電台と自走式掃除機１の現在位置との測定距離ｄよりも短い値を設定する。
次に、ステップＳ５２において、公転半径Ｒの円の円周上を走行するために、現在位置から距離Ｒだけ離れた位置が公転中心Ｏとなるように、現在位置から公転を開始する。
ステップＳ５３において、公転している間は、複数の測定ポイントＰにおいて、公転の回転角度θｐと、充電台までの距離ｄｐを測定し、公転測定情報５７として、記憶部５１に記憶する。
図１３（ｂ）に、充電台までの測定距離ｄが最小となる測定ポイントＡの位置まで公転したときの状態を示す。
この測定ポイントＡに対応する公転角度をθＡとする。
【００９２】
次に、ステップＳ５４において、初期回転位置まで１回転した後、回転（公転）を終了する。
図１３（ｃ）は、自走式掃除機１が公転して、１回転することにより初期回転位置まで戻ってきた状態を示している。
ステップＳ５５において、ステップＳ５３で記憶した測定距離ｄｐのうち、最小距離ｄＡを検出し、その最小距離ｄＡを測定した測定ポイントＡに対応した公転角度θＡを取得し、記憶する。
この実施例５では、最小距離ｄＡに対応した公転角度θＡを、進行方向公転角度５８に設定する。
すなわち、公転の円の中心Ｏと測定ポイントＡとを結んだ延長線上に、目標対象物である充電台が存在するものとする。
【００９３】
ステップＳ５６において、自走式掃除機１は、図１３（ｃ）に示す現在位置から、公転角度θＡだけ、回転（公転）する。
また、この公転角度θＡの方向を、自走式掃除機１が充電台の方向へ帰還するための進行方向に設定する。
図１３（ｄ）は、公転角度θＡだけ、公転した状態を示している。
【００９４】
ステップＳ５７において、公転角度θＡだけ公転した位置で静止し、進行方向が公転角度θＡの方向を向くように、自転する。
すなわち、信号通信部１４が、充電台の存在する方向を向くように、回転角度θＡだけ自転する。
回転角度θＡだけ自転させるのは、自走式掃除機１の前進方向を充電台へ向かう方向とするためである。
図１３（ｅ）は、図１３（ｄ）の状態から、自走式掃除機１が、回転角度θＡだけ自転して、充電台の存在する方向に直進移動できる状態となった場合を示している。
【００９５】
その後、図５のステップＳ６と同様に、自走式掃除機１が、設定された進行方向に、直進移動を開始する。
以上のように、自走式掃除機１を公転させ、充電台までの最小距離ｄＡを求めることにより、容易に、充電台の存在する方向を決定することができる。
また、自走式掃除機１を所定の円周上を公転させて、公転測定情報５７を測定し、充電台までの最小距離ｄＡが測定された測定ポイントＡまで公転させ、かつ進行方向を充電台へ向かう方向とするために自転させることによって、充電台への帰還のための無駄な走行や壁ぎわ走行を減少させ、迅速に、充電台に帰還することができる。
【００９６】
なお、自走式掃除機１を公転させる場合においても、実施例２や３のように、最大距離に対応した公転角度も含め、複数の測定ポイントでの距離測定を繰り返し行うようにしてもよい。
また、実施例４に示すように、公転時に測定された距離ｄの変化量を計算して、その変化量を利用した方向の決定を行うようにしてもよい。
さらに、実施例５においても、実施例２から４のいずれかの方向決定方法を組み合わせて、充電台の存在する方向を決定するようにしてもよい。
これにより、より高精度に、充電台の存在する方向を決定することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１１  制御部、  １２  充電池、  １３  電池残量検出部、  １４  信号通信部、  １５  超音波センサ、  １６  距離測定部、  １７  距離判定部、  １８  方向判定部、  １９  赤外線受信部、  ２１  走行制御部、  ２２  車輪、  ２５  距離変化量算出部、  ２６  距離変化量判定部、  ３１  吸気口、  ３２  排気口、  ３３  集塵部、  ３４  障害検知部、３５  入力部、  ４１  充電台接続部、  ５１  記憶部、  ５２  測定情報、  ５３  最小情報、  ５４  最大情報、  ５５  進行方向自転角度θｍ、  ５６  距離変化量情報、  ５７  公転測定情報、  ５８  進行方向公転角度θＡ、  １００  充電台、  １０１  掃除機接続部、  １０２  信号通信部、  １０３  制御部、  １０４  電力供給部、  １０５  商用電源、  １０６  赤外線送信部
【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（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１３】
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【図１４】
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