(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律走行する移動ロボットであって、
前面を有する本体と、
前記本体に配置され、前記本体の走行を駆動する駆動部と、
バネを有し、前記バネを介して前記本体と接続される基台と、
前記基台の上部に配置されるレーザーレンジファインダとを備え、
前記基台は、前記レーザーレンジファインダが前記本体の内部に位置する第１状態、及び前記レーザーレンジファインダが前記本体の外部に位置する第２状態に、移動可能に前記本体に接続されており、
前記バネは、前記本体の前面から前記本体の外側に前記基台を押す力を発生させ、
さらに、制御回路を備え、
前記レーザーレンジファインダは、
回転台と、
前記回転台上に配置される発光部と、
前記回転台上に配置される受光部と、
前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第１側面と、
前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第２側面とを有し、
前記発光部は、前記第１側面を介して前記レーザーレンジファインダの外部に光を出力し、
前記受光部は、前記レーザーレンジファインダの外部から前記第１側面を介して入射する光を受光し、
前記制御回路は、
前記第１状態において、前記回転台の回転を停止させ、
前記第２状態において、前記回転台を回転させる、
移動ロボット。
【請求項２】
前記本体は、前記前面に開口を有し、
前記レーザーレンジファインダは、さらに、前記回転台の回転角度を検出するセンサを
有し、
前記制御回路は、
（ａ）前記第１状態において、前記センサから前記回転台の回転角度を取得し、
（ｂ）前記第２側面が前記開口から見える位置で、前記回転台の回転を停止させる、
請求項１に記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記基台は、前記基台又は前記レーザーレンジファインダに外部の物体が接触したときに、前記第１状態になり、
前記基台は、前記基台又は前記レーザーレンジファインダに前記外部の物体が接触していないときに、前記第２状態になる、
請求項１又は２に記載の移動ロボット。
【請求項４】
自律走行する移動ロボットであって、
前面を有する本体と、
前記本体に配置され、前記本体の走行を駆動する駆動部と、
バネを有し、前記バネを介して前記本体と接続される基台と、
前記基台の上部に配置されるレーザーレンジファインダとを備え、
前記基台は、前記レーザーレンジファインダが前記本体の内部に位置する第１状態、及び前記レーザーレンジファインダが前記本体の外部に位置する第２状態に、移動可能に前記本体に接続されており、
前記バネは、前記本体の前面から前記本体の外側に前記基台を押す力を発生させ、
前記基台は、前記基台又は前記レーザーレンジファインダに外部の物体が接触したときに、前記第１状態になり、
さらに、電源制御回路と電源とを備え、
前記外部の物体が前記移動ロボットの電源を充電するための充電器であり、
前記電源制御回路は、前記基台が前記第１状態であるときに、前記充電器を用いて、前記電源を充電する、
移動ロボット。
【請求項５】
前記基台は、前記基台又は前記レーザーレンジファインダに前記外部の物体が接触していないときに、前記第２状態になる、
請求項４に記載の移動ロボット。
【請求項６】
自律走行する移動ロボットの制御方法であって、
前記移動ロボットは、
前面を有する本体と、
前記本体に配置され、前記本体の走行を駆動する駆動部と、
バネを有し、前記バネを介して前記本体と接続される基台と、
前記基台の上部に配置されるレーザーレンジファインダと、
制御回路とを備え、
前記バネは、前記本体の前面から前記本体の外側に前記基台を押す力を発生させ、
前記レーザーレンジファインダは、
回転台と、
前記回転台上に配置される発光部と、
前記回転台上に配置される受光部と、
前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第１側面と、
前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第２側面とを有し、
前記制御方法は、
前記基台を、前記レーザーレンジファインダが前記本体の内部に位置する第１状態にす
るステップと、
前記基台を、前記レーザーレンジファインダが前記本体の外部に位置する第２状態にするステップと、
前記発光部によって、前記第１側面を介して前記レーザーレンジファインダの外部に光を出力し、
前記受光部によって、前記レーザーレンジファインダの外部から前記第１側面を介して入射する光を受光し、
前記制御回路によって、
前記第１状態において、前記回転台の回転を停止させ、
前記第２状態において、前記回転台を回転させる、
制御方法。
【請求項７】
前記本体は、前記前面に開口を有し、
前記レーザーレンジファインダは、さらに、前記回転台の回転角度を検出するセンサを有し、
前記制御回路によって、
（ａ）前記第１状態において、前記センサから前記回転台の回転角度を取得し、
（ｂ）前記第２側面が前記開口から見える位置で、前記回転台の回転を停止させる、
請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
自律走行する移動ロボットの制御方法であって、
前記移動ロボットは、
前面を有する本体と、
前記本体に配置され、前記本体の走行を駆動する駆動部と、
バネを有し、前記バネを介して前記本体と接続される基台と、
前記基台の上部に配置されるレーザーレンジファインダと、
電源制御回路と、
電源とを備え、
前記バネは、前記本体の前面から前記本体の外側に前記基台を押す力を発生させ、
前記基台は、前記基台又は前記レーザーレンジファインダに外部の物体が接触したときに、前記第１状態になり、
前記制御方法は、
前記基台を、前記レーザーレンジファインダが前記本体の内部に位置する第１状態にするステップと、
前記基台を、前記レーザーレンジファインダが前記本体の外部に位置する第２状態にするステップとを含み、
前記外部の物体が前記移動ロボットの電源を充電するための充電器であり、
前記電源制御回路によって、前記基台が前記第１状態であるときに、前記充電器を用いて、前記電源を充電する、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、移動ロボット、及び、移動ロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、清掃面を自律的に走行し、清掃面上に存在するごみを吸引する自律走行型掃除機が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／００２１８６号
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、従来の自律走行型掃除機は、移動経路の設定について改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本開示は、より適切な移動経路を移動し得る移動ロボットを提供する。
【０００６】
本開示の一態様に係る移動ロボットは、自律走行する移動ロボットであって、前面を有する本体と、前記本体に配置され、前記本体の走行を駆動する駆動部と、バネを有し、前記バネを介して前記本体と接続される基台と、前記基台の上部に配置されるレーザーレンジファインダとを備え、前記基台は、前記レーザーレンジファインダが前記本体の内部に位置する第１状態、及び前記レーザーレンジファインダが前記本体の外部に位置する第２状態に、移動可能に前記本体に接続されており、前記バネは、前記本体の前面から前記本体の外側に前記基台を押す力を発生させ、さらに、制御回路を備え、前記レーザーレンジファインダは、回転台と、前記回転台上に配置される発光部と、前記回転台上に配置される受光部と、前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第１側面と、前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第２側面とを有し、前記発光部は、前記第１側面を介して前記レーザーレンジファインダの外部に光を出力し、前記受光部は、前記レーザーレンジファインダの外部から前記第１側面を介して入射する光を受光し、前記制御回路は、前記第１状態において、前記回転台の回転を停止させ、前記第２状態において、前記回転台を回転させる。
【０００７】
なお、この包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記録媒体を含む。
【０００８】
本開示の移動ロボットは、より適切な移動経路を移動することができる。本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態における掃除機と充電器との外観を模式的に示す上面図
【図２】図２は、実施の形態における掃除機と充電器との外観を模式的に示す側面図
【図３】図３は、実施の形態における、測距部が通常状態にある掃除機と、充電器との内部構造を模式的に示す上面図
【図４】図４は、実施の形態における、測距部が収納状態にある掃除機と、充電器との内部構造を模式的に示す上面図
【図５】図５は、実施の形態における掃除機の機能ブロックを示すブロック図
【図６】図６は、実施の形態における測距部の構造を模式的に示す側面図
【図７】図７は、実施の形態における、通常状態にある測距部の構造を模式的に示す上面図
【図８】図８は、実施の形態における、収納状態にある測距部の構造を模式的に示す上面図
【図９】図９は、実施の形態における読取部の構成を模式的に示す斜視図
【図１０】図１０は、実施の形態における掃除機の制御方法を示すフローチャート
【図１１】図１１は、実施の形態における帰還処理を詳細に示すフローチャート
【図１２】図１２は、実施の形態の変形例１における帰還処理を詳細に示すフローチャート
【図１３】図１３は、実施の形態の変形例２における掃除機の外観を模式的に示す上面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した自律走行型掃除機に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１１】
従来の自律走行型掃除機は、超音波センサ又は赤外線センサを用いて移動経路の設定を行う。一方、移動体が光の送受信を用いて自己位置推定と地図作成とを同時に行うＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）技術がある。
【００１２】
自律走行型掃除機がＳＬＡＭ技術を搭載する場合、光の送受信を行うレーザーレンジファインダが汚れたり故障したりすると、ＳＬＡＭ技術が正常に機能せず、その結果、移動経路の設定が正常に実行されないという問題がある。
【００１３】
このような問題を解決するために、本開示の一態様に係る移動ロボットは、自律走行する移動ロボットであって、前面を有する本体と、前記本体に配置され、前記本体の走行を駆動する駆動部と、バネを有し、前記バネを介して前記本体と接続される基台と、前記基台の上部に配置されるレーザーレンジファインダとを備え、前記基台は、前記レーザーレンジファインダが前記本体の内部に位置する第１状態、及び前記レーザーレンジファインダが前記本体の外部に位置する第２状態に、移動可能に前記本体に接続されており、前記バネは、前記本体の前面から前記本体の外側に前記基台を押す力を発生させる。
【００１４】
上記態様によれば、移動ロボットは、第２状態においてバネによって本体の前面から押し出された基台に配置されたレーザーレンジファインダによって、周囲の物体との距離を取得できる。レーザーレンジファインダが本体の前面から押し出されていることで、前方向だけでなく、より広く、左右方向に存在する物体との距離を取得することができる。そして、移動ロボットは、このように取得した周囲の物体との距離を用いて、より適切な移動経路を決定できる。一方、移動ロボットは、第１状態においてレーザーレンジファインダが本体の内部に位置することで、周囲の物体との距離の取得を行わないときに、レーザーレンジファインダが周囲の物体と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性を低減できる。その結果、将来の第２状態において周囲の物体との距離の取得をより適切に行うことができる。また、移動ロボットは、レーザーレンジファインダが前面に設けられることによって、仮に上面に設けられる場合に移動ロボットの全高が増してソファなどの家具の下を走行することに支障が生ずることを回避できる。このように、移動ロボットは、より適切な移動経路を移動し得る。
【００１５】
例えば、前記基台は、前記基台又は前記レーザーレンジファインダに外部の物体が接触したときに、前記第１状態になり、前記基台は、前記基台又は前記レーザーレンジファインダに前記外部の物体が接触していないときに、前記第２状態になってもよい。
【００１６】
上記態様によれば、移動ロボットは、外部の物体が接触したか否かに応じて、基台が第１状態又は第２状態をとる。よって、移動ロボットは、より具体的な構成に基づいて基台の状態を変えることができ、その結果、より適切な移動経路を移動し得る。
【００１７】
例えば、前記移動ロボットは、さらに、電源制御回路と電源とを備え、前記外部の物体が充電器であり、前記電源制御回路は、前記第１状態のときに、前記充電器を用いて、前記電源を充電してもよい。
【００１８】
上記態様によれば、移動ロボットは、外部の物体としての充電器に接触して充電されるときに基台が第１状態になる。よって、移動ロボットは、充電されているときにレーザーレンジファインダが充電器と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性を低減できる。
【００１９】
例えば、前記移動ロボットは、さらに、制御回路を備え、前記レーザーレンジファインダは、回転台と、前記回転台上に配置される発光部と、前記回転台上に配置される受光部と、前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第１側面と、前記回転台上に、前記発光部及び前記受光部を囲むように配置される第２側面とを有し、前記発光部は、前記第１側面を介して前記レーザーレンジファインダの外部に光を出力し、前記受光部は、前記レーザーレンジファインダの外部から前記第１側面を介して入射する光を受光し、前記制御回路は、前記第１状態において、前記回転台の回転を停止させ、前記第２状態において、前記回転台を回転させてもよい。
【００２０】
上記態様によれば、移動ロボットは、第１状態においてレーザーレンジファインダの回転を停止させる。これにより、周囲の物体との距離の取得を行わないときに、レーザーレンジファインダが周囲の物体と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性をより一層低減できる。
【００２１】
例えば、前記本体は、前記前面に開口を有し、前記レーザーレンジファインダは、さらに、前記回転台の回転角度を検出するセンサを有し、前記制御回路は、（ａ）前記第１状態において、前記センサから前記回転台の回転角度を取得し、（ｂ）前記第２側面が前記開口から見える位置で、前記回転台の回転を停止させてもよい。
【００２２】
上記態様によれば、移動ロボットは、レーザーレンジファインダが光を出射するのに使用しない面を前面の開口に向ける向きで、回転台の回転を停止させる。これにより、周囲の物体との距離の取得を行わないときに、レーザーレンジファインダが光を出射するのに使用する面が周囲の物体と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性をより一層低減できる。
【００２３】
本開示の一態様に係る移動ロボットの制御方法は、自律走行する移動ロボットの制御方法であって、前記移動ロボットは、前面を有する本体と、前記本体に配置され、前記本体の走行を駆動する駆動部と、バネを有し、前記バネを介して前記本体と接続される基台と、前記基台の上部に配置されるレーザーレンジファインダとを備え、前記バネは、前記本体の前面から前記本体の外側に前記基台を押す力を発生させ、前記制御方法は、前記基台を、前記レーザーレンジファインダが前記本体の内部に位置する第１状態にするステップと、前記基台を、前記レーザーレンジファインダが前記本体の外部に位置する第２状態にするステップとを含む。
【００２４】
これにより、上記移動ロボットと同様の効果を奏する。
【００２５】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００２６】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２８】
（実施の形態）
本実施の形態において、より適切な移動経路を移動し得る移動ロボットとしての掃除機１について説明する。
【００２９】
図１及び図２は、それぞれ本実施の形態における掃除機１と充電器５との外観を模式的に示す上面図及び側面図である。図３及び図４は、それぞれ本実施の形態における、測距部１２が通常状態及び充電状態にある掃除機１と充電器５との内部構造を模式的に示す上面図である。図５は、本実施の形態における掃除機１の機能ブロックを示すブロック図である。これらの図を参照しながら、掃除機１の動作を説明する。なお、下記説明において、各図面中に示されるＸＹＺ座標軸を用いた説明を行うこともある。またＺ軸プラス方向を上方向ともいう。
【００３０】
掃除機１は、清掃面９上を自律走行し、清掃面９を清掃する。掃除機１は、自律的に自装置の走行経路を決定し、決定した走行経路に沿って移動しながら清掃面９上に存在するごみ等を吸引する。下面として清掃面９を有する空間を掃除空間ということもある。また、掃除機１は、自律的に充電器５の位置を把握し、充電器５に向かって進行し、充電器５と電気的に接続されることで充電される。充電器５に向かって進行することを帰還という。掃除機１は、清掃及び帰還の際には、原則として矢印Ａに示される進行方向に進行する。掃除機１にとって矢印Ａの方向を前方向ということもある。掃除機１は、清掃の際の走行経路の決定には、ＳＬＡＭ技術による自己位置推定と地図の作成を利用する。
【００３１】
充電器５は、掃除機１を充電する。充電器５は、清掃面９上の所定の箇所に固定的に設置されている。充電器５には、外部の系統電源などから電力が供給され、供給された電力を掃除機１に供給することで充電する。
【００３２】
図１〜図５に示されるように、掃除機１は、本体１０と、測距部１２とを備える。本体１０は、受光部１３ａ及び１３ｂと、端子１４と、車輪１５ａ及び１５ｂと、モータ１６ａ及び１６ｂと、吸引部１７と、ごみ箱１８と、制御回路１９と、電源２０とを備える。なお、受光部１３ａ及び１３ｂを受光部１３ともいい、車輪１５ａ及び１５ｂを車輪１５ともいい、モータ１６ａ及び１６ｂをモータ１６ともいう。車輪１５及びモータ１６を駆動部ともいう。なお、駆動部には、車輪１５及びモータ１６に加えて、公知の駆動機構を含む。公知の駆動機構の一例は、車輪１５に固定されるシャフトである。例えば、モータ１６の回転により、シャフトを介して、車輪１５を回転する動力が加わる。これにより、掃除機１を駆動することができる。また、モータ１６により車輪１５の角度を変更することができる。これにより、掃除機１の移動方向を変更することができる。
【００３３】
本体１０は、掃除機１の筐体である。本体１０は、掃除機１の外郭を規定する。本体１０は、上面視において略三角形の形状を有するが、どのような形状を採用してもよく、例えば、円形、四角形又は五角形等の形状を有してもよい。また、本体１０の寸法は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれにおいて３０ｃｍ程度、Ｚ軸方向において１０ｃｍ程度であるが、これに限定されない。本体１０の外面のうち、矢印Ａに示される進行方向を向いている領域を前面２という。前面２には開口３が設けられている。本体１０の筐体は、樹脂等である。本体１０は、測距部１２が収納され得る空間１１を有する。言い換えると、本体１０の内部に空間１１を有する。
【００３４】
測距部１２は、掃除機１の周囲の物体と測距部１２との離間距離を計測する。測距部１２は、例えば光によって周囲の物体との距離を計測するレーザーレンジファインダ又はＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）装置により実現され得る。測距部１２は、空間１１内に配置される。
【００３５】
測距部１２は、本体１０の前面２の開口３から露出して配置される。測距部１２は、その上部に配置される発光部及び受光部を備えており、発光部が光を出射してから、その光が外部の物体に反射されて受光部に受光されるまでの時間を計測することで、測距部１２から当該物体までの距離を計測する。測距部１２が備える発光部及び受光部については、後で詳しく説明する。
【００３６】
受光部１３ａ及び１３ｂは、充電器５の発光部５３からの赤外線を受光するセンサである。受光部１３ａは、本体１０の前面２における、進行方向に向かって左右中央より左側の所定の位置に、外部に露出するように配置されている。受光部１３ｂは、本体１０の前面２における、進行方向に向かって左右中央より右側の所定の位置に、外部に露出するように配置されている。受光部１３ａ及び１３ｂは、赤外線を受光すると、受光した赤外線の強度を示す情報を制御回路１９に提供する。赤外線の強度を示す情報は、赤外線の強度値に限らず、受光の有無の情報を含む。受光の有無の情報は、所定の閾値以上の強度を有する赤外線を受光した場合の「受光有り」の情報と、所定の閾値より小さい強度を有する赤外線を受光した場合の「受光無し」の情報を含む。受光部１３ａ及び１３ｂは、掃除機１が充電器５に帰還する際に、掃除機１に対する充電器５の方向又は相対位置を取得するために用いられる。
【００３７】
端子１４は、充電器５の端子５２に電気的に接続され、充電器５から電力を受電する。
【００３８】
車輪１５ａ及び１５ｂは、掃除機１を移動させる車輪である。車輪１５ａ及び１５ｂは本体１０に固定され、車輪１５ａ及び１５ｂの回転により、本体１０が移動させる。車輪１５ａは、本体１０の底面における、進行方向に向かって左右中央より左側の所定の位置に配置されている。車輪１５ｂは、本体１０の底面における、進行方向に向かって左右中央より右側の所定の位置に配置されている。車輪１５ａ及び１５ｂの回転は、それぞれモータ１６ａ及び１６ｂにより独立に制御される。車輪１５ａ及び１５ｂの材質は、ゴム又はナイロンなどである。
【００３９】
モータ１６ａ及び１６ｂは、それぞれ、車輪１５ａ及び１５ｂの回転を制御する。モータ１６ａは、制御回路１９による制御の下で、車輪１５ａを回転又は停止させる。モータ１６ｂは、制御回路１９による制御の下で、車輪１５ｂを回転又は停止させる。
【００４０】
吸引部１７は、清掃面９上に存在するごみを吸引する。吸引部１７は、本体１０の底面に配置される吸引口（不図示）を通じて、ごみを空気とともに吸い込む。また、吸い込んだごみをごみ箱１８に排出する。吸引部１７の吸引動作は、制御回路１９により制御される。
【００４１】
ごみ箱１８は、吸引部１７が空気とともに吸引したごみを、フィルタによって分離して格納する格納スペースである。
【００４２】
制御回路１９は、掃除機１の各種機能を動作させて、掃除機１による清掃処理及び帰還処理を制御する制御装置である。制御回路１９は、プロセッサがプログラムを実行することで実現され得る。
【００４３】
制御回路１９は、清掃処理の際には、測距部１２によって掃除機１の周囲の物体との距離を取得し、ＳＬＡＭ技術に基づいて掃除機１の移動経路を決定してモータ１６ａ及び１６ｂを制御することで、掃除機１を走行させる。また、制御回路１９は、帰還処理の際には、受光部１３ａ及び１３ｂによって充電器５の位置を取得し、充電器５に向かって進行する。また、制御回路１９は、測距部１２、より具体的には図６の回転台３８の回転を制御する。
【００４４】
電源２０は、掃除機１の各構成要素に電力を供給する電源装置である。電源２０は、電源２０の本体である二次電池、言い換えれば充電可能な蓄電池と、電源２０の本体の充放電を制御する電源制御回路２０ａとを有する。電源２０の本体を充電することを、単に、電源２０を充電する、ともいう。
【００４５】
電源制御回路２０ａは、制御回路１９による制御の下で電源２０を充電するか否か、及び、電源２０を放電をするか否かを制御する。より具体的には、電源制御回路２０ａは、基台３１が収納状態にあるときに、充電器５を用いて電源２０を充電する。電源２０の本体である二次電池は、例えばリチウムイオン電池である。
【００４６】
また、図１〜図５に示されるように、充電器５は、筐体５１と、端子５２と、発光部５３とを備える。
【００４７】
筐体５１は、充電器５の外郭を規定する。筐体５１の、充電状態において掃除機１の前面２と対向する面は、前面２に対応する形状を有していてもよい。筐体５１の材質は、樹脂等である。
【００４８】
端子５２は、掃除機１の端子１４に電気的に接続され、掃除機１に電力を供給する。端子５２には、充電器５が外部から受電した電力が供給され、その電力が端子５２を通じて掃除機１の端子１４に供給される。
【００４９】
発光部５３は、赤外線を発光する光源であり、例えば発光ダイオードである。発光部５３は、予め定められた点灯パターンで繰り返し点滅する。発光部５３が発光した赤外線は、掃除機１の受光部１３ａ及び１３ｂによって受光され、掃除機１が充電器５に向かって進行するときに充電器５の位置を示す目印として利用される。なお、発光部５３は、赤外線の代わりに可視光線又は紫外線などの光を用いてもよい。
【００５０】
図６は、本実施の形態における測距部１２の構造を模式的に示す側面図である。図７及び図８は、本実施の形態における上面視における、通常状態及び充電状態にある測距部１２の構造を示す模式図である。
【００５１】
図６〜図８に示されるように、測距部１２は、基台３１と、軸体３２と、バネ３３と、発光部３４と、受光部３５と、側面３６及び３７と、回転台３８と、プーリ３９と、モータ４０と、磁石４２と、ホールＩＣ４３とを備える。
【００５２】
基台３１は、発光部３４及び受光部３５などが載置される台である。基台３１は、バネ３３を介して本体１０と接続される。基台３１は、本体１０に対して固定された軸体３２を中心として回動可能に支持されている。基台３１が軸体３２回りに回動することで、測距部１２を通常状態にさせたり、収納状態にさせたりする。基台３１は上面視において、円形、楕円形又はドロップ形又はしずく形を有するがこれらに限定されない。
【００５３】
より具体的には、基台３１は、測距部１２が本体１０の内部に位置する第１状態と、測距部１２が本体１０の外部に位置する第２状態とに移動可能であり、言い換えれば第１状態と第２状態とを選択的に採り得る。
【００５４】
第１の状態の一例は、後述する側面３６が本体１０の内部の空間１１に位置する状態である。第２の状態の一例は、発光部５３が１８０度以上の角度幅で光を出力する状態であって、かつ、その光の光路における、発光部５３と掃除空間中に位置する物体との間の位置に、本体１０つまり筐体の一部が位置しない状態をいう。例えば、光の角度は、上面視において、発光部５３の発光面に対して垂直な方向を０度とし、発光面と平行な方向を９０度及び−９０度とする。つまり、第２の状態は、発光部５３の発光面に対して垂直な方向から発光面に対して平行な方向まで、本体１０つまり筐体の一部が位置しない状態である。
【００５５】
なお、第１状態は、上面視において測距部１２の体積のうちの８割以上が本体１０の内部に収容される状態とし、第１状態を収納状態ともいう。また、第２状態は、上面視において測距部１２の体積のうちの６割以上が本体１０の外部に位置している状態とし、第２状態を通常状態ともいう。
【００５６】
基台３１は、基台３１又は測距部１２に外部の物体が接触していないときに通常状態になる。基台３１は、バネ３３の付勢力による力Ｆを受ける。基台３１は、基台３１又は測距部１２に外部の物体が接触していないとき、言い換えれば、基台３１に対して力Ｆだけが働く場合には、基台３１は、力Ｆによって本体１０における適切な位置に設けられた規制部材（不図示）に当たる位置まで移動して、その位置で停止する。図７は、このように停止した状態を示す。また、図７に示す停止状態を、測距部１２の通常状態と表現する。
【００５７】
一方、基台３１は、基台３１又は測距部１２に外部の物体が接触したときに収納状態になる。基台３１又は測距部１２に外部の物体が接触すると、基台３１が外部の物体から押されることによって、基台３１を本体１０内に移動させる力Ｇが働く。そのまま掃除機１が進行を続けると、基台３１がさらに本体１０内に移動し、最終的には、基台３１のほぼ全部が本体１０内に収納された状態に至る。このように収納された状態が図８に示されており、このとき、測距部１２が収納状態にある、と表現する。外部の物体の一例は充電器５である。
【００５８】
バネ３３は、ねじりコイルバネであり、本体１０の前面２から本体１０の外側に基台３１を押す力を発生させる。
【００５９】
発光部３４は、測距部１２による測距のために光を出射する光源である。出射する光の光路を光路Ｌとして図示している。発光部３４は、側面３６を介して測距部１２の外部に光を出力する。発光部３４が出射する光にはレーザ光が用いられ得る。
【００６０】
受光部３５は、発光部３４が出射した光の反射光を受光するセンサである。受光部３５は、測距部１２の外部から側面３６を介して入射する光を受光する。受光部３５が受光する反射光は、発光部３４が出射した光が掃除機１の周囲の物体に当たって反射され、光路Ｌに沿って進む光である。
【００６１】
なお、図６〜図８において説明の都合上、発光部３４と受光部３５とをＸＹ面に沿った方向に並べて記載しているが、発光部３４と受光部３５との配置はこれに限定されない。また、測距部１２は、発光部３４が出射した光を光路Ｌに沿って進行させたり、光路Ｌに沿って進む反射光を受光部３５に進行させたりするための光学系を備えるが、図示を省略している。
【００６２】
側面３６は、発光部３４及び受光部３５を囲むように配置される。側面３６は、例えば、発光部３４が出射する光を透過し、また、その反射光を透過する、透光性を有するカバー部材である。側面３６の材質は、光を透過する材料、より具体的には例えばアクリル又はガラスなどである。側面３６を第１側面ともいう。
【００６３】
側面３７は、発光部３４及び受光部３５を囲むように配置される。側面３７は、例えば遮光性を有するカバー部材である。側面３７を第２側面ともいう。
【００６４】
回転台３８は、基台３１上に載置され、基台３１の上面視における中心部を回転中心としてＺ軸回りに、基台３１に対して回転可能に支持されている。回転台３８は、例えば１秒間に５回転の速度で回転する。回転台３８には、発光部３４と、受光部３５と、側面３６及び３７とが載置されている。
【００６５】
回転台３８の回転は、制御回路１９により行われる。具体的には、制御回路１９は、基台３１が通常状態にあるときに回転台３８を回転させ、基台３１が収納状態にあるときに回転台３８の回転を停止させる。さらに、制御回路１９は、基台３１が収納状態にあるときに、ホールＩＣ４３から回転台３８の回転角度を取得し、側面３７が前面２の開口３から見える位置で、回転台３８の回転を停止させる。
【００６６】
プーリ３９は、回転台３８を回転させる。プーリ３９は、ベルト４１によって機械的に回転台３８と接続されている。プーリ３９は、上面視においてプーリ３９の中心を通る軸体３２を軸としてモータ４０によって回転され、その回転をベルト４１によって回転台３８に伝えることによって、回転台３８を回転させる。ベルト４１の材質は、柔軟性を有し、かつ、伸縮性を有しない材料であり、具体的にはゴムなどである。
【００６７】
モータ４０は、制御回路１９による制御の下で動作し、プーリ３９を回転させる。
【００６８】
磁石４２及びホールＩＣ４３は、プーリ３９の回転角度に基づいて、測距部１２の向きを読み取るための読取部である。図９を参照しながら読取部の構成を説明する。
【００６９】
図９は、本実施の形態における、測距部１２の向きを読み取る読取部の構成を示す模式図である。ここで、測距部１２の向きとは、例えば光路Ｌの向きにより表現される。
【００７０】
磁石４２は、周囲に磁場を生成する。磁石４２は、プーリ３９の上部に固定され、プーリ３９と一体となって軸体３２回りを回転する。磁石４２は上面視において円形を有しており、中心から放射状に延びる４つの線によって４つの領域４２ａ、４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄに区画されている。区画された４つの領域４２ａ〜４２ｄのそれぞれは、Ｎ極又はＳ極の極性を有し、隣接する区画では異なる極性を有するように、各領域が配置されている。磁石４２は、プーリ３９とともに回転すると、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓというように極性が異なる磁場を周囲に及ぼす。
【００７１】
ホールＩＣ４３は、磁石４２が及ぼす磁場を検出して出力する。ホールＩＣ４３は、磁石４２が回転することによって及ぼされるＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓというように極性が変化する磁場をホール素子４３ａにより検出し、検出した磁場の強度を示す情報を制御回路１９に提供する。制御回路１９は、ホールＩＣ４３から取得する磁場の極性に基づいて、回転台３８の回転角度を取得する。回転台３８の回転角度は、例えば、図７及び図８に示される基準方向Ｓと光路Ｌとで規定される角の角度θを採用し得る。ここで、基準方向Ｓは、方向Ａと反対向きの方向である。このように、ホールＩＣ４３は、回転台３８の回転角度を検出するセンサとして機能する。
【００７２】
以上のように構成された掃除機１の処理について説明する。
【００７３】
図１０は、本実施の形態における掃除機１の制御方法を示すフローチャートである。図１０に示される処理は、充電器５に接続されている掃除機１が、充電器５を離れて清掃をし、再び充電器５に接続されるまでの処理を示したものである。
【００７４】
ステップＳ１０１において、制御回路１９は、清掃を開始するための条件、つまり清掃開始条件が満たされたか否かを判定する。清掃開始条件は、例えば、予め清掃を開始する時刻としてユーザなどによって定められた時刻が到来したこと、ユーザにより清掃を開始する操作がなされたこと、などである。ステップＳ１０１で清掃開始条件が満たされたと判定した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）にはステップＳ１０２に進み、そうでない場合（ステップＳ１０１でＮｏ）にはステップＳ１０１を再び実行する。つまり、制御回路１９は、清掃開始条件が満たされるまで待ち状態をとる。
【００７５】
ステップＳ１０２において、掃除機１は、清掃処理を行う。清掃処理では、制御回路１９は、測距部１２の発光部３４及び受光部３５を回転させることで掃除機１の周囲の物体との距離を計測し、掃除機１の移動経路を決定する。また、制御回路１９は、吸引部１７によってごみを吸引しながら、決定した移動経路をモータ１６ａ及び１６ｂ並びに車輪１５ａ及び１５ｂを用いて走行する。
【００７６】
ステップＳ１０３において、制御回路１９は、清掃を終了するための条件、つまり清掃終了条件が満たされたか否かを判定する。清掃終了条件は、例えば、清掃面９の清掃を終えたこと、ユーザにより清掃を終了する操作がなされたこと、電源２０の本体の充電残量が所定値以下になったこと、などである。ステップＳ１０３で清掃終了条件が満たされたと判定した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）にはステップＳ１０４に進み、そうでない場合（ステップＳ１０３でＮｏ）にはステップＳ１０２を再び実行する。つまり、制御回路１９は、清掃終了条件が満たされるまで清掃処理を継続して行う。
【００７７】
ステップＳ１０４において、掃除機１は、帰還処理を行う。帰還処理の詳細については後で詳しく説明する。
【００７８】
ステップＳ１０５において、掃除機１は、充電を開始する。このとき、制御回路１９は、電源制御回路２０ａを制御することで、充電器５から端子１４を通じて受ける電力を電源２０の本体に充電させる。
【００７９】
このようにして、掃除機１は、充電器５に接続されている状態から、充電器５を離れて清掃をし、再び充電器５に接続される。
【００８０】
以降において、帰還処理を詳細に説明する。
【００８１】
図１１は、本実施の形態における帰還処理を詳細に示すフローチャートである。図１１の開始時点において、掃除機１は清掃処理を終了して、これから帰還処理を行うところである。このとき測距部１２は回転台３８により回転しており、後述するステップＳ２０９で停止されるまで回転を継続する。
【００８２】
ステップＳ２０１において、制御回路１９は、掃除機１が所定の速度で進行するように、モータ１６ａ及び１６ｂによって車輪１５ａ及び１５ｂを所定時間駆動する。このとき、モータ１６ａ及び１６ｂの回転速度は同じであり、この回転速度を標準速度という。所定時間は、例えば０．１秒とし、以降でも同様とする。上記所定の速度は、例えば３０ｃｍ／秒であるがこれに限定されない。標準速度は、掃除機１の所定の速度、車輪１５ａ及び１５ｂの径などを用いて算出可能である。
【００８３】
ステップＳ２０２において、制御回路１９は、受光部１３ａによる赤外線の受光強度が閾値以上であるか否かを判定する。閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）には、ステップＳ２０３に進み、そうでない場合（ステップＳ２０２でＮｏ）には、ステップＳ２０４に進む。なお、閾値は、例えば、受光部１３ａによる赤外線の受光強度の最大値の７０％程度とすることができる。なお、受光部１３が受光有無を出力する場合は、閾値は１００％としても良い。
【００８４】
ステップＳ２０３において、制御回路１９は、所定時間、モータ１６ａを標準速度の半分の速度で回転させ、モータ１６ｂを標準速度で回転させることで、車輪１５ａ及び１５ｂを駆動する。これにより、掃除機１の進行方向が微小な角度分だけ、進行方向に対して左に向く。なお、標準速度の半分とする代わりに、標準速度より小さな任意の速度としてもよい。以降においても同様とする。
【００８５】
ステップＳ２０４において、制御回路１９は、受光部１３ｂによる赤外線の受光強度が閾値以上であるか否かを判定する。閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）には、ステップＳ２０５に進み、そうでない場合（ステップＳ２０４でＮｏ）には、ステップＳ２０６に進む。なお、受光部１３ｂの受光強度についての閾値は、受光部１３ａの受光強度についての閾値と同様である。
【００８６】
ステップＳ２０５において、制御回路１９は、所定時間、モータ１６ａを標準速度で回転させ、モータ１６ｂを標準速度の半分の速度で回転させることで、車輪１５ａ及び１５ｂを駆動する。これにより、掃除機１の進行方向が微小な角度分だけ、進行方向に対して右に向く。
【００８７】
ステップＳ２０６において、制御回路１９は、端子１４が端子５２に接続されたか否かを判定する。この判定は、例えば、端子１４を通じて電力が供給されているか否かについての電源制御回路２０ａによる判定に基づいてなされる。端子１４が端子５２に接続されたと判定した場合（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、ステップＳ２０７に進み、そうでない場合（ステップＳ２０６でＮｏ）、ステップＳ２０２を実行する。
【００８８】
ステップＳ２０７において、制御回路１９は、モータ１６ａ及び１６ｂの駆動を停止させる。これによって、掃除機１の移動が停止する。
【００８９】
ステップＳ２０８において、制御回路１９は、回転台３８の回転角度を示す情報として図７に示される角度θを取得し、角度θが所定範囲内に含まれているか否かを判定する。ここで所定範囲内とは、側面３７が開口３から外部に露出するようになる角度θの範囲をいい、言い換えれば、側面３６が開口３から外部に露出しないようになる角度θの範囲をいう。角度θが所定範囲内に含まれる場合（ステップＳ２０８でＹｅｓ）には、ステップＳ２０９に進み、そうでない場合（ステップＳ２０８でＮｏ）には、ステップＳ２０８を再び実行する。ステップＳ２０８が再び実行されるときには、本ステップＳ２０８が実行されたときと比較して回転台３８の回転角度が変化しているので、角度θが所定範囲内に含まれ得る。
【００９０】
ステップＳ２０９において、制御回路１９は、モータ４０の回転を停止させることで、回転台３８の回転を停止させる。
【００９１】
以上の一連の処理により、掃除機１は、充電状態にある掃除機１が清掃をし、再び充電状態に至る。
【００９２】
（実施の形態の変形例１）
本変形例では、実施の形態における帰還処理とは異なる方法による帰還処理の例を示す。図１２は、本実施の形態の変形例１における帰還処理を詳細に示すフローチャートである。
【００９３】
ステップＳ３０１において、制御回路１９は、掃除機１が所定の速度で進行するように、モータ１６ａ及び１６ｂを標準速度で回転させる。
【００９４】
ステップＳ３０２において、制御回路１９は、受光部１３ａによる赤外線の受光強度と、受光部１３ｂによる赤外線の受光強度とを比較する。受光部１３ｂによる赤外線の受光強度の方が強い場合（ステップＳ３０２で「＜」）にはステップＳ３０３に進み、受光部１３ａによる赤外線の受光強度の方が強い場合（ステップＳ３０２で「＞」）にはステップＳ３０４に進み、両者が等しい場合（ステップＳ３０２で「＝」）にはステップＳ３０５に進む。
【００９５】
ステップＳ３０３において、制御回路１９は、所定時間、モータ１６ａを標準速度で回転させ、モータ１６ｂを標準速度の半分の速度で回転させることで、車輪１５ａ及び１５ｂを駆動する。これにより、掃除機１の進行方向が微小な角度分だけ、進行方向に対して右に向く。
【００９６】
ステップＳ３０４において、制御回路１９は、所定時間、モータ１６ａを標準速度の半分の速度で回転させ、モータ１６ｂを標準速度で回転させることで、車輪１５ａ及び１５ｂを駆動する。これにより、掃除機１の進行方向が微小な角度分だけ、進行方向に対して左に向く。
【００９７】
ステップＳ３０５において、制御回路１９は、端子１４が端子５２に接続されたか否かを判定する。この判定は、実施の形態のステップＳ２０６の判定と同じである。端子１４が端子５２に接続されたと判定した場合（ステップＳ３０５でＹｅｓ）、ステップＳ３０６に進み、そうでない場合（ステップＳ３０５でＮｏ）、ステップＳ３０２を実行する。
【００９８】
ステップＳ３０６〜Ｓ３０８は、それぞれ、実施の形態におけるステップＳ２０７〜Ｓ２０９と同じであるので説明を省略する。
【００９９】
（実施の形態の変形例２）
本変形例では、実施の形態における掃除機１とは外観形状が異なる掃除機１Ａについて説明する。
【０１００】
図１３は、本変形例における掃除機１Ａの外観を模式的に示す上面図である。
【０１０１】
図１３に示されるように、掃除機１Ａは、本体１０Ａを備える。
【０１０２】
本体１０Ａは、掃除機１Ａの外郭をなす。本体１０Ａは、上面視において円形状を有する。本体１０Ａの外面のうち、矢印Ａに示される進行方向を向いている領域を前面２Ａという。
【０１０３】
掃除機１Ａは、本体１０Ａが円形状を有する点以外は、実施の形態の掃除機１と同様である。
【０１０４】
このような形状の掃除機１Ａも、実施の形態の掃除機１と同様に、より適切な移動経路を移動し得る。
【０１０５】
以上のように、上記実施の形態及び変形例に係る掃除機である移動ロボットは、第２状態においてバネによって本体の前面から押し出された基台に配置されたレーザーレンジファインダによって、周囲の物体との距離を取得できる。レーザーレンジファインダが本体の前面から押し出されていることで、前方向だけでなく、より広く、左右方向に存在する物体との距離を取得することができる。そして、移動ロボットは、このように取得した周囲の物体との距離を用いて、より適切な移動経路を決定できる。一方、移動ロボットは、第１状態においてレーザーレンジファインダが本体の内部に位置することで、周囲の物体との距離の取得を行わないときに、レーザーレンジファインダが周囲の物体と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性を低減できる。その結果、将来の第２状態において周囲の物体との距離の取得をより適切に行うことができる。また、移動ロボットは、レーザーレンジファインダが前面に設けられることによって、仮に上面に設けられる場合に移動ロボットの全高が増してソファなどの家具の下を走行することに支障が生ずることを回避できる。このように、移動ロボットは、より適切な移動経路を移動し得る。
【０１０６】
また、移動ロボットは、外部の物体が接触したか否かに応じて、基台が第１状態又は第２状態をとる。よって、移動ロボットは、より具体的な構成に基づいて基台の状態を変えることができ、その結果、より適切な移動経路を移動し得る。
【０１０７】
また、移動ロボットは、外部の物体としての充電器に接触して充電されるときに基台が第１状態になる。よって、移動ロボットは、充電されているときにレーザーレンジファインダが充電器と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性を低減できる。
【０１０８】
また、移動ロボットは、第１状態においてレーザーレンジファインダの回転を停止させる。これにより、周囲の物体との距離の取得を行わないときに、レーザーレンジファインダが周囲の物体と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性をより一層低減できる。
【０１０９】
また、移動ロボットは、レーザーレンジファインダが光を出射するのに使用しない面を前面の開口に向ける向きで、回転台の回転を停止させる。これにより、周囲の物体との距離の取得を行わないときに、レーザーレンジファインダが光を出射するのに使用する面が周囲の物体と接触するなどして汚れたり故障したりする可能性をより一層低減できる。
【０１１０】
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１１１】
以上、一つまたは複数の態様に係る移動ロボットなどについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本開示は、より適切な移動経路を移動し得る、自律走行する掃除機に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１Ａ    掃除機
２、２Ａ    前面
３    開口
５    充電器
９    清掃面
１０、１０Ａ    本体
１１    空間
１２    測距部
１３、１３ａ、１３ｂ、３５    受光部
１４、５２    端子
１５、１５ａ、１５ｂ    車輪
１６、１６ａ、１６ｂ、４０    モータ
１７    吸引部
１８    ごみ箱
１９    制御回路
２０    電源
２０ａ    電源制御回路
３１    基台
３２    軸体
３３    バネ
３４、５３    発光部
３６、３７    側面
３８    回転台
３９    プーリ
４１    ベルト
４２    磁石
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ    領域
４３    ホールＩＣ
４３ａ    ホール素子
５１    筐体
Ｌ    光路
【図１】
0006655804.tif 000002
【図２】
0006655804.tif 000003
【図３】
0006655804.tif 000004
【図４】
0006655804.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006655804.tif 000007
【図７】
0006655804.tif 000008
【図８】
0006655804.tif 000009
【図９】
0006655804.tif 000010
【図１０】
0006655804.tif 000011
【図１１】
0006655804.tif 000012
【図１２】
0006655804.tif 000013
【図１３】
0006655804.tif 000014