(57)【要約】      （修正有）【課題】改良型のロボット式キャニスタ状掃除機を提供する。【解決手段】ロボット掃除機は、バキュームソース３６、３８及びゴミ用容器３２を有する自走式制御装置１２と、吸気口２４を有する自走式クリーニングヘッド１４と、相互連結ホース１６とを備える。相互連結ホース１６が、クリーニングヘッド１４および制御装置１２の間を結びつけると、制御装置１２及びクリーニングヘッド１４は協調して表面エリアを行き来する。制御装置１２は、手動操作のために取り外される可搬式吸引機２０を備える。自走式ロボット掃除機のための半自動化環境マッピングの方法が提供される。この方法に関し、ロボット掃除機は遠隔制御装置を含む。【選択図】  図２
2004160164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走式制御装置（１２）と自走式クリーニングヘッド（１４）と相互連結ホース（１６）とを備えた自律性ロボット掃除機（１０）において、
前記自走式制御装置（１２）は、
バキュームソース（３６，３８）と、
前記バキュームソースと流体伝達を行うゴミ用容器（３２）と、
掃除環境のマッピング、掃除環境内の自身の位置及び向きを把握すると共に障害物の位置を把握する定位、動作計画であるプランニングおよび主制御機能を提供する制御装置プロセッサ（７４）と、
電力を分配するための電源（５６、２６８）と、を有し、
前記制御装置と伝達を行う前記自走式クリーニングヘッド（１４）は、
前記ゴミ用容器と流体伝達を行う吸気口（２４）と、
従属的制御機能を提供するクリーニングプロセッサ（９０）とを有し、
相互連結ホース（１６）は、前記クリーニングヘッドを前記制御装置と結びつけ、前記吸気口から前記ゴミ用容器に吸気エアフロー経路を提供し、
前記相互連結ホースが前記クリーニングヘッドと前記制御装置の間を結びつけると、前記制御装置とクリーニングヘッドは協調して表面エリアを行き来することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項２】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
ロボット掃除機を駆動させるための前記制御装置と操作上の伝達を、清掃すべき表面エリアを前記制御プロセッサが半自動的に環境マッピングする間に、行う遠隔制御装置（１８）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項３】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
移送機構（２２）と、
該移送機構に着脱可能に固定される可搬式吸引機（２０）を備え、該可搬式吸引機はバキューム吸気口（３０）およびバキューム排気口（４０）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項４】
請求項３に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記バキュームソース、ゴミ用容器および電源は、前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム吸気口につなげると、手動式掃除機として機能することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項５】
請求項３に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記バキュームソース、ゴミ用容器および電源は、前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム排気口につなげると、手動式送風機として機能することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項６】
請求項３に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記バキュームソースおよびゴミ用容器は、前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム吸気口につなげ、付属電源コード（２１３）を可搬式吸引機に関連する電源コネクタ（２５６）と標準の通常電源コンセントとにつなげると、手動式掃除機として機能することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項７】
請求項３に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記バキュームソースおよびゴミ用容器は、前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム排気口につなげ、付属電源コード（２１３）を可搬式吸引機に関連する電源コネクタ（２５６）と標準の通常電源コンセントとにつなげると、手動式送風機として機能することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項８】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記相互連結ホースが、クリーニングヘッドと制御装置の間を結びつける際、該相互連結ホースを支持するためのテンション機構（１０８）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項９】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
ロボット掃除機に電力を供給し、かつ、前記電源を充電するために、標準の通常電源コンセントとの接続を行うための電源コード供給／引込みアセンブリ（１６８）と、
該電源コード供給／引込みアセンブリから電力を分配するための配電機（７０）と、を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１０】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
前記電源を充電するために、標準の通常電源コンセントとロボット掃除機の間を付属の電源コード（２１３）でつなぐための電源コネクタ（２５６）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１１】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記相互連結ホースは、
前記制御装置から前記クリーニングヘッドまで電力を分配するためのワイヤを備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１２】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
前記クリーニングヘッドに電力を供給するための電源（８７）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１３】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
吸気エアフロー経路における詰まりを検出するため、クリーニングプロセッサと伝達を行うホースセンサ（９４）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記ホースセンサは、差圧センサであって、完全詰まり、部分詰まり、ゴミ用容器満杯による詰まり、および主要フィルタ満杯による詰まりを区別することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１５】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
前記クリーニングヘッドが釣り下がってしまったり落下したりしてしまうような、表面エリアの部分における落差を検出するために、前記クリーニングプロセッサと伝達を行うフロアロス・センサ（９６）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１６】
請求項１５に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記フロアロス・センサは、少なくとも二つの赤外線センサを備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１７】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
表面エリアの部分にカーペットが敷かれているか否かを検出するために、クリーニングプロセッサと伝達を行うフロアタイプ・センサ（９７）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１８】
請求項１７に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記フロアタイプ・センサは、ソナータイプセンサを含むことを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項１９】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
吸気口を通じての埃や塵粒子の収集を助けるブラシ（５４）を制御するためのブラシモータ（１００）、および
前記ブラシモータに対する電力の適用および除去を行い、電力が適用された際には、過電流状態を検出するために、配電機、クリーニングプロセッサおよびブラシモータと伝達を行う電流感知ブレーカ（９８）とを備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項２０】
請求項１９に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記ブラシモータとブラシは、ベルトレスブラシを形成するために組み合わされることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項２１】
請求項１９に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
配電機、クリーニングプロセッサ、およびブラシモータと伝達を行う三相モータ制御装置を備え、該ブラシモータはブラシレス直流モータであることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項２２】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記相互連結ホースは、
前記制御装置と前記クリーニングヘッドの間で制御信号を伝達するワイヤを含むことを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項２３】
請求項１に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記制御装置内で、制御装置プロセッサと伝達を行う第一のトランシーバ（３８０）と、
前記クリーニングヘッド内で、制御装置とクリーニングヘッドの間で制御信号を無線で伝達させるために、該第一のトランシーバとクリーニングプロセッサと伝達を行う第二のトランシーバ（３９２）とをさらに備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項２４】
自走式制御装置（１２）と自走式クリーニングヘッド（１４）と相互連結ホース（１６）を備えた自走式ロボット掃除機（１０）において、
前記自走式制御装置（１２）は、
バキュームソース（３６、３８）と、
前記バキュームソースと流体伝達を行うゴミ用容器（３２）と、
掃除環境のマッピング、掃除環境内の自身の位置及び向きを把握すると共に障害物の位置を把握する定位、動作計画であるプランニングおよび主制御機能を提供する制御装置プロセッサ（７４）と、
標準の通常電源コンセントとの接続を行うための電源コード供給／引込みアセンブリ（１６８）と、
該電源コード供給／引込みアセンブリから電力を分配するための配電機（７０）を有し、
前記制御装置と伝達を行う前記自走式クリーニングヘッド（１４）は、
前記ゴミ用容器と流体伝達を行う吸気口（２４）と、
従属的制御機能を提供するクリーニングプロセッサ（９０）とを有し、
相互連結ホース（１６）は、前記クリーニングヘッドを前記制御装置と結びつけ、前記吸気口から前記ゴミ用容器に吸気エアフロー経路を提供し、
前記相互連結ホースがクリーニングヘッドと制御装置の間を結びつけると、前記制御装置とクリーニングヘッドは協調して表面エリアを行き来することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項２５】
請求項２４に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
該クリーニングヘッドに電力を供給する電源（８７）を備えることを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項２６】
請求項２５に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドにおける電源は、電池および燃料電池のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項２７】
請求項２４に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
移送機構（２２）と、
該移送機構に着脱可能に固定され、バキューム吸気口（３０）、バキューム排気口（４０）および電源（５６）を含む可搬式吸引機（２０）と、を備えることを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項２８】
請求項２７に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記バキュームソースおよびゴミ用容器は前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は、自走式ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム吸気口につなげると、手動式掃除機として機能することを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項２９】
請求項２７に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記バキュームソースおよびゴミ用容器は前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は、自走式ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム排気口につなげると、手動式送風機として機能することを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３０】
請求項２７に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記可搬式吸引機内の電源は、電池および燃料電池のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３１】
請求項２４に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
移送機構（２２）と、
該移送機構に着脱可能に固定され、バキューム吸気口（３０）、バキューム排気口（４０）および電源コネクタ（２５６）を有する可搬式吸引機（２０）と、を備えていることを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３２】
請求項３１に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記バキュームソースおよびゴミ用容器は前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は、自走式ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム吸気口につなげ、付属電源コード（２１３）を可搬式吸引機に関連する電源コネクタと標準の通常電源コンセントとにつなげると、手動式掃除機として機能することを特徴とする自走式ロボット掃除機。
【請求項３３】
請求項３１に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記バキュームソースおよびゴミ用容器は、前記可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は、自走式ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）をバキューム排気口につなげ、付属電源コード（２１３）を可搬式吸引機に関連する電源コネクタと標準の通常電源コンセントとにつなげると、手動式送風機として機能することを特徴とする自走式ロボット掃除機。
【請求項３４】
請求項２４に記載の自走式ロボット掃除機において、
該制御装置は、さらに、
制御装置の移動および制御装置を操縦するのための制御装置プロセッサと伝達を行う移送プロセッサ（８２）と、
第一の車輪（４６）と、
該第一の車輪との操作上の伝達を行う第一のブラシレス直流駆動モータ（８５）と、
第一の駆動モータの速度と方向を制御するために、配電機、移送プロセッサおよび第一のモータと伝達を行う、第一の三相モータ制御装置と、を備えることを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３５】
請求項３４に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
前記第一のブラシレス直流駆動モータが操作上の伝達を行う第二の車輪（４６）と、
第一のキャスタ（４８）と、
前記制御装置を操縦するために垂直軸を中心に第一のキャスタを回転させるよう前記移送プロセッサと伝達を行う、ステアリング機構（８４）と、を備えることを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３６】
請求項３４に記載の自走式ロボット掃除機において、
該制御装置は、さらに、
第二の車輪（４６）と、
該第二の車輪との操作上の伝達を行う第二のブラシレス直流駆動モータ（８５）と、
第二の駆動モータの速度と方向を制御するために、配電機、移送プロセッサおよび第二の駆動モータと伝達を行う、第二の三相モータ制御装置と、を備え、
前記移送プロセッサは、第一と第二の三相モータ制御装置を制御することにより制御装置を操縦することを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３７】
請求項２４に記載の自走式ロボット掃除機において、
該制御装置は、さらに、
第一の車輪（５０）と、
該第一の車輪との操作上の伝達を行う第一のブラシレス直流駆動モータ（１０４）と、
第一の駆動モータの速度と方向を制御するために、配電機、クリーニングプロセッサおよび第一の駆動モータと伝達を行う、第一の三相モータ制御装置と、を備えることを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３８】
請求項３７に記載の自走式ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
前記第一のブラシレス直流駆動モータが操作上の伝達を行う第二の車輪（５０）と、
第一のキャスタ（５２）と、
前記クリーニングヘッドを操縦するために垂直軸を中心に第一のキャスタを回転させるよう前記クリーニングプロセッサと伝達を行う、ステアリング機構（１０２）と、をさらに備えることを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項３９】
請求項３７に記載の自走式ロボット掃除機において、
該制御装置は、さらに、
第二の車輪（５０）と、
該第二の車輪との操作上の伝達を行う第二のブラシレス直流駆動モータ（１０４）と、
前記第二の駆動モータの速度と方向を制御するために、配電機、クリーニングプロセッサおよび第二の駆動モータと伝達を行う、第二の三相モータ制御装置と、を備え、
前記クリーニングプロセッサは、第一と第二の三相モータ制御装置を制御することにより、クリーニングヘッドを操縦することを特徴とする、自走式ロボット掃除機。
【請求項４０】
自走式ロボット掃除機（１０）における半自動化環境マッピング方法であって、
前記ロボット掃除機は、自走式制御装置（１２）、該制御装置と伝達を行う自走式クリーニングヘッド（１４）、該クリーニングヘッドから該制御装置にエアフロー経路を提供するホース（１６）、該制御装置と操作上の伝達を行う遠隔制御装置（１８）を備え、該ホースが該クリーニングヘッドと制御装置を結びつけると、該制御装置とクリーニングヘッドは、表面エリア上を協調して行き来するロボット掃除機における半自動化環境マッピング方法において、
ａ）前記遠隔制御装置を使用して、マッピングすべき環境の表面エリア全体に該ロボット掃除機を駆動させるステップと、
ｂ）定位センサ（７８）を使用して、既存の障害物を含む環境の特徴を検出するステップと、
ｃ）検出された特徴から環境をマッピングし、制御装置プロセッサ（７４）内に環境マップを格納するステップと、
ｄ）該環境マップに基づいて表面エリアを清掃するために、ロボット掃除機を行き来させるルートを決定するステップと、
を含むことを特徴とする、半自動化環境マッピング方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の半自動化環境マッピング方法において、さらに、
ｅ）ロボット清掃動作を含む次に続くロボット動作の際に後で参照するルートを格納する方法、を含むことを特徴とする、半自動化環境マッピング方法。
【請求項４２】
自走式制御装置（１２）と自走式クリーニングヘッド（１４）と相互連結ホース（１６）を備えた自律性ロボット掃除機において、
掃除環境のマッピング、掃除環境内の自身の位置及び向きを把握すると共に障害物の位置を把握する定位、動作計画であるプランニングおよび主制御機能を提供する前記自走式制御装置（１２）は、
移送機構（２２）と、
該移送機構に着脱可能に固定された可搬式吸引機（２０）とを有し、
自走式クリーニングヘッド（１４）は、前記制御装置と伝達を行い、
相互連結ホース（１６）は、前記クリーニングヘッドを前記制御装置と結びつけ、前記クリーニングヘッドから前記制御装置まで吸気エアフロー経路を提供し、
前記相互連結ホースがクリーニングヘッドと制御装置の間を結びつけると、前記制御装置とクリーニングヘッドは協調して表面エリアを行き来することを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項４３】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、さらに、
清掃すべき表面エリアについて半自動化環境マッピングを行う間、ロボット掃除機を駆動させるために、制御装置と操作上の伝達を行う遠隔制御装置（１８）を備える、自律性ロボット掃除機。
【請求項４４】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記可搬式吸引機は、さらに、
バキュームソース（３６，３８）と、
該バキュームソースと流体伝達を行うゴミ用容器（３２）と、
電力を分配するための電源（５６、２６８）とを備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項４５】
請求項４４に記載された自律性ロボット掃除機において、
該可搬式吸引機は、自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）を該可搬式吸引機に関連するバキューム吸気口（３０）につなげると、手動式掃除機として機能することを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項４６】
請求項４４に記載された自律性ロボット掃除機において、
該可搬式吸引機は、自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）を該可搬式吸引機に関連するバキューム排気口（４０）につなげると、手動式送風機として機能することを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項４７】
請求項４４に記載された自律性ロボット掃除機において、
該可搬式吸引機は、自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）を可搬式吸引機に関連するバキューム吸気口（３０）につなげ、付属電源コード（２１３）を、可搬式吸引機に関連する電源コネクタ（２５６）と標準の通常電源コンセントにつなげると、手動式掃除機として機能することを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項４８】
請求項４４に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記バキュームソースとゴミ用容器は該可搬式吸引機に関連し、該可搬式吸引機は、自律性ロボット掃除機から取り外された後は、付属ホース（１１５）を可搬式吸引機に関連するバキューム排気口（４０）につなげ、付属電源コード（２１３）を、可搬式吸引機に関連する電源コネクタ（２５６）と標準の通常電源コンセントにつなげると、手動式送風機として機能することを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項４９】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
相互連結ホースがクリーニングヘッドと制御装置の間をつなげる際に、該相互連結ホースを支持するためのテンション機構（１０８）をさらに備えることを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項５０】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記制御装置は、さらに、
前記電源を充電するために、標準の通常電源コンセントとロボット掃除機の間を付属の電源コード（２１３）でつなぐための電源コネクタ（２５６）を備えることを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項５１】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
該クリーニングヘッドに電力を供給するための電源（８７）を備えることを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項５２】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
吸気エアフロー経路における詰まりを検出するためのクリーニングプロセッサと伝達を行うホースセンサ（９４）を備えることを特徴とする自律性ロボット掃除機。
【請求項５３】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
前記クリーニングヘッドが釣り下がってしまったり落下したりしてしまうような、表面エリアの部分における落差を検出するために、前記クリーニングプロセッサと伝達を行うフロアロス・センサ（９６）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項５４】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
表面エリアの部分にカーペットが敷かれているか否かを検出するために、クリーニングプロセッサと伝達を行うフロアタイプ・センサ（９７）を備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項５５】
請求項４２に記載された自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
吸気口を通じての埃や塵粒子の収集を助けるブラシ（５４）を制御するためのブラシモータ（１００）、および
前記ブラシモータに対する電力の適用および除去を行い、電力が適用された際には、過電流状態を検出するために、配電機、クリーニングプロセッサおよびブラシモータと伝達を行う電流感知ブレーカ（９８）とを備えることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項５６】
請求項５５に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記ブラシモータとブラシはベルトレスブラシを形成するために組み合わされることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【請求項５７】
請求項５５に記載の自律性ロボット掃除機において、
前記クリーニングヘッドは、さらに、
配電機、クリーニングプロセッサ、およびブラシモータと伝達を行う三相モータ制御装置を備え、該ブラシモータはブラシレス直流モータであることを特徴とする、自律性ロボット掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット掃除機に関する。特に、着脱可能な可搬式吸引機、クリーニングヘッドおよび相互を連結させているホースアセンブリを有する制御装置を備えたロボット掃除機に関する。なお、本願は、２００２年５月７日付で出願された米国仮特許出願番号６０／３７８，４７８号に基づく優先権を主張し、その開示内容は参照により本願に含まれる。
【０００２】
【発明の背景】
ロボットが、日常の家事仕事を自動化し、反復的な時間のかかる作業を行うための人間の必要性を排除できることは周知である。現時点では、技術革新はともに家庭用清掃ロボットの能力における制約要因となっている。コンピュータ処理力、電池寿命、カメラのような電子センサおよび効率的な電動モータは、すべて、使用可能になり且つ費用対効果が上がり始めたところであり、または自律性のある消費者ロボットにおける使用において、信頼性があるものになり始めたところである。
【０００３】
ロボット掃除機技術についての研究の多くは、ナビゲーションおよび障害物検出とその回避に焦点を当てている。ロボットの経路により床全体の清掃が成功するどうかが決まり、かつ立ち往生してしまうか否かを決定づける。今までに提案されたシステムには、操縦性能を増すために、ロボットがいかなる二点間でも直接に移動できるように、二セットの直角駆動輪を有するものがある。ロボットの届く範囲を広げるために、ロボット掃除機には、回動するまたは横方向にスライドするアームに吸気機構が取り付けられている。ロボット掃除機の多くは、障害物を検出して回避する方法を備える。
【０００４】
通常、掃除機には、アップライトおよびキャニスタという二つの標準タイプがある。アップライト型の方が、小型で操作しやすく、かつ製造費用も高くないので普及する傾向にある。逆に、キャニスタ型掃除機の基本的な利点は、キャニスタは扱いにくい反面、クリーニングヘッドが小さいということである。特許や公開された特許出願には、自走式で自律的なキャニスタ状掃除機を開示しているものがいくつかある。
【０００５】
例えば、ヘンドリクス（Ｈｅｎｄｒｉｋｓ  ｅｔ  ａｌ．）に対する特許であってフィリップス・エレクトロニクスに譲渡された米国特許第６，２２６，８３０号は、自走式キャニスタを有するキャニスタ型掃除機を開示している。この掃除機は、また従来式のクリーニングヘッド、およびこのクリーニングヘッドをキャニスタに接続するホースアセンブリを備える。このキャニスタは、電動モータ、キャスタホイール、二つの駆動輪、制御装置および少なくとも一つのタッチセンサまたは近接センサを備える。この制御装置は、一つ以上の駆動輪の少なくとも方向を制御する。ユーザが掃除機を操作して、クリーニングヘッドを制御する際、キャニスタのセンサは障害物を検出して、制御装置はこの障害物を回避するよう、キャニスタを制御する。
【０００６】
ソマー（Ｓｏｍｍｅｒ）に対する米国特許第６，３７０，４５３号は、床面からダストを自動吸込みするための自律的サービスロボットを開示している。このロボットは、近隣のエリアを探査し、特別なセンサを使用して潜在的な障害物を検出し、その後それらをデータフィールドに格納するよう制御される。すべてのアクセス可能な表面を網羅するまで、この格納されたデータを使用して新たな位置への変位が実行される。該ロボットの主要な構成部材の１つとして、ロボットに搭載された伸長可能なアームであって、その上に、接触センサと範囲センサが配置されているものが含まれる。ロボットが自動掃除機として使われる場合、気流はロボットアーム内に強制的に押し上げられる。少なくとも一つの円形回転ブラシがアームの前端に備えられている場合、清掃効果が高められる。
【０００７】
フェイテン（Ｆｅｉｔｅｎ  ｅｔ  ａｌ．）に対する米国特許第６，４６３，３６８号は、自走式掃除機を開示している。この掃除機は、回動可能なアーム、および電源用電気コンセントに接続するためのケーブルを含む。アームは、障害物にアームが接触することによって障害物を認識する複数の接触センサを備える。この掃除機はまた、バスを介して接続されたプロセッサおよびメモリを含む。識別して通った経路は、メモリの電子地図に格納される。経路上で識別された障害物はすべて、地図にエンターされる。この掃除機は、ケーブルを巻くためのケーブルドラムを備える。ケーブルドラムには、ケーブルの巻きを解くまたは捲着させるためにケーブルドラムを駆動するモータが備えられている。この掃除機はまた、経路に沿って掃除機を駆動させるための、ステアリング機構、車輪およびモータを備える。
【０００８】
パーソナル・ロボティクス（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ）に対するＰＣＴ特許出願公開番号ＷＯ  ０２／０７４１５０、およびバラッハ（Ｗａｌｌａｃｈ  ｅｔ  ａｌ．）に対する米国特許出願２００２／０１７４５０６（パーソナル・ロボティクスに譲渡）は、自走式キャニスタ掃除機を開示している。実施例の一つにおいて、この掃除機は自律的である。他の実施例においては、この自走式掃除機は、電源コードを介して標準の通常電源によって、動力を供給される。このキャニスタ掃除機は、クリーニングヘッド機構、バキュームファン機構（すなわちキャニスタ）、およびクリーニングヘッド機構とバキュームファン機構を接続しているホースアセンブリを備える。このバキュームファン機構は、バキュームファン機構およびクリーニングヘッド機構双方のナビゲーションおよび制御機能を実行する制御装置を備える。あるいは、該制御装置は、バキュームファン機構およびクリーニングヘッド機構から切り離し、移動式にすることも可能である。バキュームファン機構およびクリーニングヘッド機構はそれぞれ、推進力を生むための駆動機構を含む。クリーニングヘッド機構は、動力化可能な、または空気により駆動可能なクリーニングブラシ・アセンブリを備える。このクリーニングヘッド機構はまた、制御装置と通信するマイクロコントローラを備えることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在のロボット式キャニスタ状掃除機のいずれも、自走式または自律的な掃除機の少なくとも一つの構成部品を使用して、ユーザが手動で掃除を行うことができない。その上、現在のロボット式キャニスタ状掃除機は、ユーザが掃除機に対し、無線制御装置を使用して、あるエリアを清掃するために記憶された（格納された）経路を教えるような学習モードを提供しない。
【００１０】
このように、改良型のロボット式キャニスタ状掃除機が特に必要とされている。本発明は、少なくとも一つの上記の課題等を解決するロボット式キャニスタ状掃除機を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様において、自律的なロボット掃除機は、
バキュームソース、ゴミ用容器、制御装置プロセッサおよび電源を有する自走式制御装置、吸気口とクリーニングプロセッサを有する自走式クリーニングヘッド、および相互連結のためのホース、を備える。相互連結のためのホースが、クリーニングヘッドおよび制御装置の間を結びつけると、制御装置およびクリーニングヘッドは協調して表面エリアを行き来する。
【００１２】
本発明の別の態様において、自走式ロボット掃除機は、
バキュームソース、ゴミ用容器、制御装置プロセッサ、電源コード供給／引き込みアセンブリ、および配電機能を有する自走式制御装置、吸気口およびクリーニングプロセッサを有する自走式クリーニングヘッド、および、相互連結ホース、を備える。この相互連結ホースが、クリーニングヘッドおよび制御装置の間を結びつけると、制御装置およびクリーニングヘッドは協調して表面エリアを行き来する。
【００１３】
本発明のさらに別の態様において、自走式ロボット掃除機のための半自動化された環境マッピングの方法が提供される。このロボット掃除機は、自走式制御装置、自走式クリーニングヘッド、ホース、および、遠隔制御装置を含む。このホースが、クリーニングヘッドおよび制御装置の間を結びつけると、制御装置およびクリーニングヘッドは協調して表面エリアを行き来する。また、この方法は、ａ）  遠隔制御装置を使用して、マッピングする対象の環境表面エリア全体にロボット掃除機を駆動させること、ｂ）  定位センサを用いて、既存の障害物を含む該環境の特徴を検出すること、ｃ）該検出された特徴から環境をマッピングし、制御プロセッサ内に環境マップを格納すること、および、ｄ）該環境マップに基づいて、表面エリアを清掃するためにロボット掃除機が行き来するためのルートを決定すること、を含む。
【００１４】
なお、実施例の一つにおいて、ロボット掃除機は、内部電源を有し独立した自走式である。他の実施例において、このロボット掃除機は自走式ではあるが、標準の通常電源を使用する。さらに別の実施例では、このロボット掃除機は、遠隔制御装置を備え、半自動化された環境マッピングを行う。しかし、本発明が、他の応用のためにさらに補正可能であるということは認識されるべきである。
【００１５】
以下に提供される本発明の説明を読み理解することにより、本発明の利便性および利点は、この技術分野において通常の知識を有する者にとって明白となるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は添付の図面とともに説明されるが、この図面は本発明の典型的な実施例を図で示すことを目的とし、本発明をこの実施例に限定することとして解釈されることはない。本発明は、図面およびそれに関連する説明の範囲を超えて、さまざまな部品および部品の配置、およびさまざまなステップおよびその配置をとり得る。この図面の範囲内で、同等の参照番号は同等の構成要素を表す。
【００１７】
図１に関して、ロボット掃除機１０の実施例は、制御装置１２、クリーニングヘッド１４およびホース１６を備える。ロボット掃除機１０は、また、任意の遠隔制御装置１８を備えることができる。制御装置１２は、可搬式吸引機２０および移送機構２２を備える。ロボット掃除機１０は、従来のキャニスタ掃除機に類似しているので、ロボット式キャニスタ状掃除機と称してもよい。
【００１８】
可搬式吸引機２０は、選択的に受容され（すなわち、着脱自在に固定され）て、移送機構２２により担持され、ホース１６を介してクリーニングヘッド１４と流体伝達を行う。遠隔制御装置１８は、制御装置１２と操作上の伝達を行い、この制御装置はクリーニングヘッド１４と操作上の伝達を行う。基本的に、制御装置１２およびクリーニングヘッド１４は、ロボットの作動中、表面から埃や塵を吸引するために、表面エリア全体に亘って協調して動く。一般的に、クリーニングヘッド１４は、ロボット動作の際、制御装置１２に対する従属装置として作動する。クリーニングヘッド１４は、協調構成において、制御装置１２とは別体であるので、クリーニングヘッド１４は、制御装置１２および他の一体成形のロボット掃除機よりかなり小型である。この小さいクリーニングヘッド１４は、狭いまたは隙間のないエリア（家具の下やその周辺を含む）にアクセスし、清掃を行うことができる。可搬式吸引機２０は、手動用の掃除機または送風機として使用するために、移送機構２２から取り外すことができる。
【００１９】
制御装置１２は、ロボット掃除機１０のためのマッピング定位、プランニングおよび制御を実行する。ユーザは、遠隔制御装置１８により、表面エリア全体にわたってロボット掃除機を駆動させることができる。ユーザがこの機能を実行している間、制御装置１２は、既存の静止した対象物を含み、表面エリアに対するフロアプランを学習しマッピングする。これは、ｉ）  既存の障害物を含む環境の特徴を、定位センサ７８（図３）を用いて検出すること、ｉｉ）  検出された特徴から環境をマッピングし、制御装置プロセッサ７４（図３）内の環境マップを格納すること、ｉｉｉ）  この環境マップに基づいて表面エリアを清掃するためにロボット掃除機１０が通るルートを決定すること、および、ｉｖ）  次に続くロボット動作の際に後で参照するルートを格納すること、を含む。このように、任意の遠隔制御装置１８は、ロボット掃除機１０に半自動化された環境マッピング方式を提供する。半自動化された環境マッピングにより、制御装置１２に記憶されたマップされた環境に基づいて、将来的な使用において清掃機能を実行させることができる。
【００２０】
図２を参照すると、バキューミング機能に関連する吸気エアフロー経路を含む、ロボット掃除機１０の主要構成部品のさまざまな機能が示されている。クリーニングヘッド１４は、吸気口２４、ブラシチャンバ２６、吸気導管２８およびクリーニングヘッド排気口２９を含む。可搬式吸引機２０は、バキューム吸気口３０、ゴミ容器３２、主要フィルタ３４、送風機モータ３６、送風機３８、バキューム排気口４０および二次フィルタ４２を含む。送風機モータ３６および送風機３８は、送風機モータ３６を作動させた場合に動作可能なように接続される。送風機３８は、バキューム排気口４０を通して空気を吹き出すことによって、エアフロー経路を生み出す。空気は、吸気口２４でこのエアフロー経路に引き入れられる。このように、吸気エアフロー経路は、吸気口２４および送風機３８の間で生成される。吸気エアフロー経路における真空または低圧状態はさらに、吸気口２４にある埃および塵粒子を引き込む。埃および塵粒子は、ゴミ容器３２内に保持される。このゴミ容器３２は、袋のない構成または袋のある構成のいずれかを取り入れるかにより、ゴミ用カップまたはキャニスタであってもよいし、または、使い捨ての袋でもよい。
【００２１】
加えて、図２に示すように、移送機構２２は、アンテナ４４、車輪４６およびキャスタ４８を備える。クリーニングヘッド１４も、車輪５０、キャスタ５２およびブラシ５４を備える。一般的に、移送機構２２およびクリーニングヘッド１４は、ともに二つの車輪および一つまたは二つのキャスタを備える。しかしながら、車輪およびまたはキャスタを追加することも構想される。同様に、車輪およびキャスタに加えて、またはそれらの代わりに、無限軌道の車輪も構想される。車輪は、自走式運動をするように駆動される。車輪（例えば４６）が独立して制御される場合、ステアリング機能を提供することも可能である。そうでない場合は、少なくとも一つのキャスタ（例えば４８）は、ステアリング機能を提供するよう制御される。クリーニングヘッド１４における車輪およびキャスタの構造は、移送機構２２の構造と同様、または異なってもよい。同様に、クリーニングヘッド１４における動作およびステアリング機能は、移送機構２２の動作およびステアリング機能と同様に制御してもよいし、異なる方法で制御してもよい。掃除の際には、フロアタイプにより、ブラシ５４が回転して、埃や塵粒子の収集を助ける。
【００２２】
図３を参照すると、制御装置１２のブロック図において、可搬式吸引機２０および移送機構２２内のさらなる構成部品が示されている。可搬式吸引機２０は、送風機モータ３６、送風機３８、電源５６、配電機５８、バキュームプロセッサ６０、手動バキュームコントロール６２、ホースコネクタ６４およびコネクタ６６を含む。本実施例において、電源５６は可搬式吸引機２０および移送機構２２の双方に電力を供給する。電源５６は、電池、燃料電池または同様の適当な動力源であってもよい。電源５６は、配電機５８に電力を供給する。配電機５８は、可搬式吸引機２０内の、他の構成部品（例えばバキュームプロセッサ６０）に電力を分配する。配電機５８は、コネクタ６６を介して移送機構２２に、電力を分配する。配電機５８は、端子板、不連続配線、または電力を適正な構成部品へ導くための部品の適切な組み合わせであればどんな組み合わせでもよい。例えば、可搬式吸引機２０およびまたは移送機構２２内の構成部品が、電源５６よって供給されたものとは異なる電圧、周波数または位相を必要とする場合、配電機５８は、求められる電圧を供給するために適切な、電力調節、調整、およびまたは変換回路を含んでもよい。他の実施例において、電源５６はまたクリーニング機構１４（図４）に電力を供給し、配電機５８もホースコネクタ６４を介してクリーニングヘッドに電力を分配する。
【００２３】
バキュームプロセッサ６０は、手動バキュームコントロール６２および送風機モータ３６と伝達を行い、可搬式吸引機２０内のバキューミング機能を制御する。例えば、手動バキュームコントロール６２は、電源スイッチおよび電源インジケータライトを含む。電源インジケータライトは、電源が入れられたこと、およびまたは電源５６の電力レベルを示す。より簡略な実施例においては、バキュームプロセッサ６０は必要とされず、単に不連続配線により置き換えられる。可搬式吸引機２０は、ロボット掃除機で清掃を行う間、着脱自在に移送機構２２に固定される。手動での掃除機による清掃作業のために、可搬式吸引機２０は移送機構２２から取り外され、付属品ホースがバキューム吸気口３０（図２）に取り付けられる。手動の際、可搬式吸引機２０は、ショップ・ヴァック（ｓｈｏｐ  ｖａｃ：米国登録商標）または可搬式キャニスタ掃除機のように機能する。
【００２４】
記載されている実施例において、移送機構２２は、アンテナ４４、車輪４６、キャスタ４８、配電機７０、コネクタ７２、制御装置プロセッサ７４、受信器７６、定位センサ７８、移送プロセッサ８２、ステアリング機構８４、駆動モータ８５およびエンコーダ８６を含む。配電機７０は、コネクタ７２を介して可搬式吸引機２０から、電力を受け取る。電力は、制御装置プロセッサ７４および移送プロセッサ８２を含む移送機構２２内の他の部品に対して、配電機７０から分配される。
【００２５】
配電機７０は、端子板、不連続配線、または電力を適正な構成部品へ導くための部品の適切な組み合わせであればどんな組み合わせでもよい。例えば、移送機構２２内の構成部品が、電源５６よって供給されたものとは異なる電圧、周波数または位相を必要とする場合、配電機７０は、求められる電圧を供給するために適切な、電力調節、調整、およびまたは変換回路を含んでもよい。
【００２６】
制御装置プロセッサ７４は、受信器７６および定位センサ７８と伝達を行う。半自動操作の間、遠隔制御装置１８（図１）は、アンテナ４４を介して、駆動および他の命令を制御装置１２に送信する。
【００２７】
アンテナ４４は、受信器７６に命令を伝え、受信器７６は次に制御装置プロセッサ７４に命令を伝える。制御装置プロセッサ７４は、マッピング、定位、プラニングおよび制御機能を含む、ロボット掃除機１０（図１）に対する全体的な制御機能を提供する。制御装置プロセッサ７４は、移送プロセッサ８２、バキュームプロセッサ６０およびクリーニングプロセッサ９０（図４）と伝達を行い、さまざまなプロセッサによるロボット掃除機１０の全体的な動作を調整する。実施例の一つにおいて、定位センサ７８は、立体光学的感知をするための、一対のデジタルカメラを備える。他の実施例では、定位センサは、オプティカル、ソナー、ライダー、赤外線、タッチ、および他のいかなる適切な種類のセンサの組み合わせでもよい。清掃する対象の環境および表面エリアは、遠隔制御装置１８を使用し半自動化されたモードにおいて、または定位センサ７８を使用し自動化されたモードにおいて、マッピングすることが可能である。
【００２８】
移送プロセッサ８２は、制御装置１２のための駆動機能を制御する。移送プロセッサ８２は、ステアリング機構８４、駆動モータ８５およびエンコーダ８６と伝達を行う。ステアリング機構８４は、制御装置１２を操縦するためにキャスタ４８を動かす。駆動モータ８５は、制御装置１２を動かすために車輪を前方にまたは後方へ回転させるよう、操作に関する伝達を車輪４６との間で行う。エンコーダ８６は、車輪４６の動きを検出するために配置され、車輪の動き（例えばすべり）についてのフィードバックを移送プロセッサ８２に提供する。記載されている実施例において、駆動モータ８５は同時に二つの車輪４６を制御し、ステアリング機構８４はキャスタ４８を制御する。エンコーダ８６は、車輪の動きを検出して、動きを示すフィードバックを移送プロセッサ８２に提供する。エンコーダ８６はまた、定位を容易にするために車輪の回転を検出できる。
【００２９】
二つのキャスタ４８を有する他の実施例において、ステアリング機構８４の制御は、両方のキャスタを独立して制御するか、または、キャスタ間のリンケージによって制御するか、または、追加のキャスタを自由な可動型（すなわち垂直軸を中心に自由に回転するように）にしてもよい。移送機構２２が追加のキャスタを含む場合、それらは自由な可動型であってもよいし、あるいは、操縦されるキャスタと連結させてもよい。別の実施例では、移送機構２２は、二つの独立した駆動モータ８５を含み、動作およびステアリング機能の双方を提供するために、それぞれ独立して二つの車輪４６を制御する。本実施例においては、各々独立して制御された駆動モータ８５と車輪４６の組み合わせが、前後の動作を提供する。移送プロセッサ８２は、駆動モータ８５と車輪４６の組み合わせを異なる方向およびまたは異なる速度で駆動することによって、ステアリングを制御する。これにより、ステアリング機構８４は必要とされない。
【００３０】
さまざまな実施例において、制御装置プロセッサ７４、移送プロセッサ８２およびバキュームプロセッサ６０は、いかなる組合せであっても、一つ以上のプロセッサ内に組み込まれることができる。結果として生じるプロセッサは、可搬式吸引機２０または移送機構２２内に設置できる。
【００３１】
図４を参照すると、クリーニングヘッド１４の実施例が、車輪５０、キャスタ５２、ブラシ５４、電源８７、配電機８８、クリーニングプロセッサ９０、ホースコネクタ９２、ホースセンサ９４、フロアロス（ｆｌｏｏｒ  ｌｏｓｓ）・センサ９６、フロアタイプ・センサ９７、電流感知ブレーカ（ＣＢ）９８、ブラシモータ１００、ステアリング機構１０２、駆動モータ１０４およびエンコーダ１０６を含んでいる。実施例の一つにおいて、ブラシ５４およびブラシモータ１００は、ベルトのないブラシモータを構成して組み合わされる。本実施例においては、ブラシがモータである。
【００３２】
配電機８８は、電源８７から電力を受け取って、クリーニングプロセッサ９０を含むクリーニングヘッド１４の他の構成部品に、電力を分配する。配電機８８は、端子板、不連続配線、または電力を適正な構成部品へ導くための部品の適切な組み合わせであればどんな組み合わせでもよい。例えば、クリーニングヘッド１４内の構成部品が、電源８７よって供給されたものとは異なる電圧、周波数または位相を必要とする場合、配電８８は、求められる電圧を供給するために適切な、電力調節、調整、およびまたは変換回路を含んでもよい。他の実施例においては、制御装置１２（図３）がクリーニングヘッド１４に電力を供給し、電源８７は必要とされない。電力は、ホース１６（図１および２）に伴う配線に沿って、可搬式吸引機２０（図３）からホースコネクタ９２に分配される。クリーニングヘッド全体に亘って分配するために、ホースコネクタ９２から配電機８８に電力が供給される。
【００３３】
クリーニングプロセッサ９０は、制御装置プロセッサ７４（図３）と協同して、クリーニングヘッド１４のブラシモータおよび駆動機能を制御する。記載されている実施例において、クリーニングプロセッサ９０は、ホースコネクタ９２、ホース１６、可搬式吸引機２０（図３）のホースコネクタ６４とコネクタ６６、および移送機構２２（図３）のコネクタ７２を通じて伝えられる不連続制御信号を介して、制御装置プロセッサ７４と伝達を行う。クリーニングプロセッサはまた、ホースセンサ９４、フロアロス・センサ９６、フロアタイプ・センサ９７、電流感知ブレーカ９８、ステアリング機構１０２、駆動モータ１０４およびエンコーダ１０６と伝達を行う。
【００３４】
ホースセンサ９４は、吸気エアフロー経路の詰まりを検出する。実施例の一つにおいて、ホースセンサ９４は、外気と吸気エアフロー経路の間の差圧計測を行う。本実施例において、ホースセンサ９４の差圧ポートのうちのひとつは大気中に分岐し、他のポートは吸気エアフロー経路に分岐する。差圧センサは、吸気エアフロー経路の詰まりを検出して、詰まったホースの状態について、完全詰まり、部分詰まり、ゴミ容器３２（図２）満杯を区別することができ、また、いつ主要フィルタ３４（図２）を交換すべきかを検出する。クリーニングプロセッサ９０は検出状態を制御装置プロセッサ７４に伝え、制御装置プロセッサは、送風機モータ３６、ブラシモータ１００および駆動モータ８５、１０４をシャットダウンすべきかどうか、または異なった制御が必要かどうか、およびまたは関連するインジケータを点灯する、およびまたはアラームを鳴らすか否かを決定する。制御装置プロセッサ７４は採るべき措置を決定すると、バキュームプロセッサ６０、移送プロセッサ８２およびクリーニングプロセッサ９０に適切な命令を伝える。
【００３５】
フロアロス・センサ９６は、クリーニングヘッド１４が釣り下がってしまったり落下したりしてしまうような、床における落差を検出する。例えば、フロアロス・センサ９６は、クリーニングヘッド１４が階段の最上にいる場合、または、クリーニングヘッドが横断する表面にある穴やかなりの傾斜に近づいている場合を検出する。実施例の一つにおいて、フロアロス・センサ９６は、垂直線に対して２０度角法線上で地表から５ｃｍほど離れて搭載された二つの赤外線（ＩＲ）検出器を備える。フロアロス・センサ９６は、クリーニングプロセッサ９０に情報を伝える。クリーニングプロセッサ９０は、フロアのロスが検出された表面エリアを回避するために、駆動モータ１０４とステアリング機構１０２を制御してクリーニングヘッド１４を操作し、制御装置プロセッサ７４に関連する情報を伝える。
【００３６】
フロアタイプ・センサ９７は、横断しているフロアのタイプを検出して、カーペットが敷かれた表面と、カーペットが敷かれていない表面とを区別する。フロアタイプ情報は、クリーニングプロセッサ９０に伝えられる。一般的に、クリーニングプロセッサは、表面エリアにカーペットが敷かれている場合は、ブラシ５４を回転させるようにブラシモータ１００を操作するが、カーペットが敷かれていない表面を清掃する場合は、ブラシモータ１００を停止させる。実施例の一つにおいて、フロアタイプ・センサは、フロアタイプを検出するためにソナーを使用する。ソナー・フロアタイプ・センサは、フロアから３インチほど離れて搭載されており、ほぼ４２５ＫＨｚで動作する。この配置を用いてソナーセンサは、例えば、ローカット・パイルカーペットとリノリウム床を区別できる。
【００３７】
電流感知ブレーカ９８は、ブラシモータ１００に対し、電力および過電流保護を提供する。例えば、ブラシモータ１００が動かなくなった場合、ブラシモータ電流は増加する。電流感知ブレーカ９８は、過電流状態が検出された場合に、ブラシモータ１００から電力を取り除く電子装置である。例えば、ブラシ５４に引っ掛かっている敷物が吸気口２４（図２）から取り除かれた後、電流感知ブレーカ９８はリセットされる。電流感知ブレーカ９８はまた、クリーニングプロセッサ９０に情報を伝え、次いで、クリーニングプロセッサ９０は、過電流状態において更なる適切な動作が取られるように、制御装置プロセッサ７４（図３）に過電流状態情報を伝える。例えば、ロボット掃除機１０の停止動作や、適切なインジケータおよびまたはアラームの起動などである。
【００３８】
クリーニングヘッド１４の車輪５０、キャスタ５２、ステアリング機構１０２、駆動モータ１０４およびエンコーダ１０６は、通常、移送機構２２に対して記載された部品と同様に動作する。同様に、駆動およびステアリング構成部品のために上記したさまざまな代替例は、また、クリーニングヘッド１４の駆動およびステアリング構成部品のために利用できる。尚、移送機構２２が異なる代替例を採用した場合でも、クリーニングヘッド１４の車輪５０、キャスタ５２、ステアリング機構１０２、駆動モータ１０４およびエンコーダ１０６は上記の代替例のうちの一つを導入することができる。
【００３９】
図５を参照すると、制御装置１１２の他の実施例が示されている。本実施例において、可搬式吸引機２０は、図３について説明されたものと同様である。移送機構１２２は、図３について説明した移送機構２２のための構成部品を含む。さらに、移送機構１２２は、電源コード供給／引込みアセンブリ１６８を含む。電源コード供給／引込みアセンブリ１６８は、制御装置１１２に交流電力を供給するために標準の通常電源コンセントに接続する電源コードを含む。ロボットが動作する間、ロボット掃除機１０が通常電源コンセントから離れて動くにつれ、電源コード供給／引込みアセンブリはコードを巻枠からのばし、ロボット掃除機１０が通常電源コンセントに近づくにつれ、巻枠上にコードを捲着する。これにより、コードが絡まったり、制御装置１１２またはクリーニングヘッド１４に引っかかることが妨げられる。本実施例において、配電機７０は交流電力を直流電力に変換して、直流電力を調整するための構成部品を含むことができる（例えば電源機構）。
【００４０】
ロボットが動作する間、ロボット掃除機１０は、可搬式吸引機２０内の電源５６か電源コード供給／引込みアセンブリ１６８を介した標準の外部電力によって動作させることが可能である。その上、稼動していない間は、電源コード供給／引込みアセンブリ１６８から標準の通常電源コンセントにコードを接続することにより、電源５６を充電することが可能である。記載されている実施例において、可搬式吸引機２０を使用する手動の清掃動作は、図１から３について説明したものと同様である。
【００４１】
図６に関して、制御装置２１２のさらにもう一つの実施例は、可搬式吸引機２２０および移送機構２２２を含む。可搬式吸引機２２０は、図３の可搬式吸引機２０と類似している。異なる点の一つは、可搬式吸引機２０における電源５６が、可搬式吸引機２２０の電力コネクタ２５６により置き換えられることである。電力コネクタ２５６は、手動操作の間、可搬式吸引機に交流外部電力を提供するために、付属の電源コード２１３（図１２）と嵌合するようになっている。本実施例において、配電機５８は交流電力を直流電力に変換して、直流電力を調整するための構成部品を含むことができる（例えば電源機構）。
【００４２】
移送機構２２２は、電源２６８に加えて図３の移送機構２２の構成部品を含む。電源２６８は、図３の電源５６について記載したものと同じタイプである。記載されている実施例において、電源５６は、基本的に電源２６８として移送機構２２２へ再配置される。ロボットが動作する間、電源２６８は可搬式吸引機２２０および移送機構２２２の双方に電力を提供する。稼動していない間は、電力コネクタ２５６から標準の通常電源コンセントへ付属電源コード２１３（図１２）を接続することにより、電源２６８を充電できる。
【００４３】
図７および８を参照すると、ロボット掃除機１０の他の実施例は、無線通信を介して、クリーニングヘッド３１４（図８）と通信する制御装置３１２（図７）を備える。無線技術については、いかなる適切な形式も、導入できる。例えば、赤外線または低電力ＲＦがある。
【００４４】
無線通信技術を導入することによって、制御装置３１２とクリーニングヘッド３１４の間の制御ワイヤを取り除くことができる。したがって、可搬式吸引機２０のホースコネクタ６４およびクリーニングヘッド１４のホースコネクタ９２は、ホース１６と同様に、他の実施例（図３〜６）について記載した制御ワイヤを含まない。
【００４５】
可搬式吸引機３２０は、もはやいかなる電気的機能も提供しないホースコネクタ６４を除いて、図３の可搬式吸引機２０の構成部品を含む。移送機構３２２は、図３の移送機構２２の構成部品を含み、更に、クリーニングヘッド３１４との通信を送受信するためにトランシーバ３８０を含む。同様に、クリーニングヘッド３１４は、もはやいかなる電気的機能も提供しないホースコネクタ９２を除いて、図４のクリーニングヘッド１４の構成部品を含み、更にトランシーバ３９２を含む。
【００４６】
トランシーバ３９２は、制御装置３１２との通信を送受信する。別体の送信機および受信機を、トランシーバ３８０、３９２の一方または両方と置き換えることも可能である。別の実施例において、制御装置３１２に対するクリーニングヘッド３１４からの通信が必要とされない場合、移送機構３２２のトランシーバ３８０を送信機で置き換えることができ、クリーニングヘッド３１４のトランシーバ３９２を受信機で置き換えることも可能である。
【００４７】
図７の制御装置３１２および図８のクリーニングヘッド３１４により形成され、かつ無線通信を導入した、ロボット掃除機１０のためのロボット動作と手動の動作は、図１〜６について記載されたものと同様である。
【００４８】
図９を参照すると、ロボット掃除機１０の一実施例の定型的図面により、ホース１６を介して相互に連結する制御装置１２およびクリーニングヘッド１４が描写されている。この制御装置は、可搬式吸引機２０および移送機構２２を含む。ホース１６は、可搬式吸引機２０のバキューム吸気口３０と、クリーニングヘッド排気口２９に取り付けられる。バキューム吸気口３０は、可搬式吸引機２０の上部に配置され、９０度の角度で合わさる垂直および水平部分を備える。バキューム吸気口３０は剛性で、垂直部分の軸に沿って旋回する。バキューム吸気口３０の水平部分は、伸長可能に調整できるものであってもよい。同様に、クリーニングヘッド排気口２９は、クリーニングヘッドの上部に配置される垂直部分およびホース１６を受けるために角度をつけた部分を含む。
【００４９】
クリーニングヘッド吹出し口２９は、垂直部分の軸周りを旋回する。
【００５０】
ホース１６は可撓性を有し、バキューム吸気口３０の水平部分およびクリーニングヘッド排気口２９の角度がついた部分によって、受け入れられる。ロボット動作の間、ホース１６が、床上または表面エリア上を引きずらないようにすることが好ましい。ロボット掃除機１０の他の実施例においては、クリーニングヘッド排気口２９およびバキューム吸気口３０を両方とも旋回させる必要はない。例えば、クリーニングヘッド排気口２９のみ、またはバキューム吸気口３０のみを旋回させれば十分である。
【００５１】
記載されている実施例において、テンション機構１０８が移送機構２２およびホース１６に取り付けられる。このテンション機構１０８は、上方へ延びて、曲がった釣り竿のような働きをする。テンション機構１０８は、ばね鋼タイプのワイヤまたは他の適切な材料であってもよい。ホースを支持するための他のテンション機構もまた考察される。例えば、ホース１６は適切なたわみ性を維持すると共に、垂下するのを妨げる材料（例えば様々な形のワイヤまたはファイバ）から作成できる。
【００５２】
図１０を参照すると、制御装置１２の他の実施例が、可搬式吸引機２０のバキューム吸気口３０に取り付けられるホース１６と共に示されている。可搬式吸引機２０は、ロボット動作のための移送機構２２に固定して示されている。可搬式吸引機２０は、ハンドル１１１を備える。移送機構２２は、二つの定位センサ７８を含む。記載されている実施例において、定位センサ７８はカメラである。移送機構２２の正面に、カメラは間隔を置いて垂線に対してほぼ４５度の角度に配置される。この構成において、二つのカメラは、面の認識だけでなく、深さの認識（すなわち三次元）のための立体視を提供する。
【００５３】
図１１を参照すると、図１０の制御装置１２と同様の制御装置１２の他の実施例が、ホース１６なしで示されている。本実施例において、制御装置１２は可搬式吸引機２０および移送機構２２を含む。可搬式吸引機２０は、バキューム吸気口３０およびハンドル１１１を備える。移送機構２２は、図１０と同様に配置された二つの定位センサ７８を含む。
【００５４】
図１２を参照すると、制御装置２１２の他の実施例の定形的図面により、手動のために移送機構２２２から取りはずされた可搬式吸引機２２０を示されている。可搬式吸引機２２０は、バキューム吸気口３０、ゴミ用容器３２、主要フィルタ３４、ハンドル１１１および電源コネクタ２５６を含む。付属ホース１１５はバキューム吸気口３０に取り付けられ、付属ノズル１１７はホースの他端に取り付けられる。
【００５５】
付属コード２１３は、電源コネクタ２５６に取り付けられる。移送機構は、車輪４６、キャスタ４８および二つの定位センサ７８を含む。本実施例において、可搬式吸引機２２０は、移送機構２２２から取り外され付属構成部品が取り付けられると、この可搬式吸引機はユーザが手動操作を行える準備が整っている状態である。例えば、階段または室内装飾家具を掃除したり、あるエリアから別のエリアに、塵およびまたは埃を吹きつけるような場合である。
【００５６】
当業において通常の知識を有する者が、可搬式吸引機（例えば図１および２）の構成を確実に認識すれば、付属品をバキューム吸気口３０ではなくバキューム排気口４０に取り付けた場合、この掃除機はまた、可搬式送風機として使用することも可能である。さまざまな目的で、塵、埃および他の小さいアイテムを周辺に吹きつけるために、この可搬式送風機構造において、付属品ホース１１５または他の適当な付属品を使用できる。送風機に変換できる可搬式吸引機２０の多くはまた、バキューム動作と送風動作との間で変換が可能な、よく使われるショップ・ヴァック（ｓｈｏｐ  ｖａｃｓ）と類似している。
【００５７】
ロボット掃除機１０の実施例の一つにおいて、モータ（すなわち駆動モータ８５、駆動モータ１０４、ブラシモータ１００）の少なくとも一つは、ブラシレス直流モータである。各々のブラシレス直流モータと共に、モータの方向および速度を制御する電力シーケンスを適用するために、三相モータドライバが提供される。日立は、三相モータドライバに適するさまざまなワン・チップ・ソリューションを提供する。
【００５８】
本発明は、例示的な実施例と関連させて本願明細書において記載されているが、多くの代替物、修正および変形例が当業者にとって明らかであることは明白である。したがって、上に記載の本発明の実施例は、本発明の要旨と範囲内を例示することを意図し、限定するものではない。具体的には、本発明は、添付のクレームまたはその均等物の要旨および範囲内において、ここに記載された例示的実施例の全ての代替物、修正、および変形例を包括することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロボット式キャニスタ状掃除機の一実施例についての機能ブロック図である。
【図２】ロボット式キャニスタ状掃除機の一実施例についての吸気エアフロー経路を示す機能ブロック図である。
【図３】ロボット式キャニスタ状掃除機に関連する制御装置の一実施例についての機能ブロック図である。
【図４】ロボット式キャニスタ状掃除機に関連するクリーニングヘッドの一実施例についての機能ブロック図である。
【図５】ロボット式キャニスタ状掃除機に関連する制御装置の他の実施例についての機能ブロック図である。
【図６】ロボット式キャニスタ状掃除機に関連する制御装置のさらに別の実施例についての機能ブロック図である。
【図７】ロボット式キャニスタ状掃除機に関連する制御装置のさらにもう一つ別の実施例についての機能ブロック図である。
【図８】図７の制御装置に関連するクリーニングヘッドの一実施例についての機能ブロック図である。
【図９】一実施例を定型化したロボット式キャニスタ状掃除機の斜視図である。
【図１０】一実施例を定型化した、ホースが取り付けられたロボット式キャニスタ状掃除機に関連する制御装置の斜視図である。
【図１１】ロボット式キャニスタ状掃除機に関連する制御装置の他の実施例についての側面である。
【図１２】関連する移送機構から取りはずされた状態の可搬式吸引機を有するロボット式キャニスタ状掃除機の制御装置の一実施例の側面図である。
【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】
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【外国語明細書】
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