(57)【要約】【課題】清掃領域に多くの障害物が存在する場合では、障害物を回避しながら清掃領域全体を隈なく塗りつぶすように移動経路をあらかじめ決定することは難しく、複雑な制御が必要であった。【解決手段】本体に設けた床面のゴミを清掃する清掃手段と、前記本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を転換する移動方向転換手段と、前記走行手段および移動方向転換手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段を備え、前記移動制御手段は、前記本体が移動して清掃する際に清掃領域の清掃残しを生じない三角形の領域線間を走行するように制御し、前記三角形の２頂点を共有する三角形の連続で清掃領域の塗り潰しを実現する三角移動制御（Ａ→Ｂ→Ｃ）を実施する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に設けた床面のゴミを清掃する清掃手段と、前記本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を転換する移動方向転換手段と、前記走行手段および移動方向転換手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段を備え、前記移動制御手段は、前記本体が移動して清掃する際に清掃領域の清掃残しを生じない三角形の領域線間を走行するように制御し、前記三角形の２頂点を共有する三角形の連続で清掃領域の塗り潰しを実現する三角移動制御を実施する自走式掃除機。
【請求項２】
本体の進行方向に位置する障害物を検知する障害物検知手段を設け、移動制御手段は、三角移動制御中に、前記障害物検知手段が障害物を検知した場合には、前記本体の進行方向を前記２頂点共有三角形走行の清掃領域が前記障害物検知手段が検知した障害物により切り取られる多角形を形成する様に前記本体の進行方向を転換する障害物検知移動制御を有した請求項１記載の自走式掃除機。
【請求項３】
清掃手段によって清掃されるゴミの量を検知するゴミ検知手段を有し、移動制御手段は、三角移動制御中に、前記ゴミ検知手段が所定量以上のゴミを検知した場合には、あらかじめ設定された移動パターンで本体を移動させるパターン移動制御を有した請求項２記載の自走式掃除機。
【請求項４】
移動制御手段の三角移動制御は、三角走行による往路と復路の間隔が所定幅とした請求項１〜３いずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
移動制御手段のパターン移動制御は、前進または後退を繰り返しながら本体を移動させる請求項３〜４いずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項６】
移動制御手段の障害物検知移動制御は、複数の移動パターンを有する請求項２〜５のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項７】
移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とで、本体の移動速度を切り替える請求項２〜６のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項８】
移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とパターン移動制御とで、本体の移動速度を切り替える請求項３〜６のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項９】
清掃手段の吸い込みによりゴミを収集し、移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とで前記清掃手段の吸引力を切り替える請求項２〜６のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項１０】
清掃手段の吸い込みによりゴミを収集し、 移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とパターン移動制御とで、前記清掃手段の吸引力を切り替える請求項３〜６のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか1項記載の自走式掃除機の手段の少なくとも一部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、清掃機能と移動機能とを備え、自動的に清掃を行う自走式掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より掃除機に移動手段やセンサ類および移動制御手段を付加して自動的に清掃領域を移動して清掃を行う、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機が開発されている。例えば、清掃機能として本体底部に吸い込み具や塵埃掻き上げ用の回転ブラシなどを備え、自在に移動するために走行機能としての駆動輪と移動方向を転換するための操舵手段と、移動時の障害物を検知する障害物検知手段と、位置確認手段とを備え、この障害物検知手段によって清掃領域の障害物を迂回しつつ、位置認識手段によって清掃した清掃領域を認識し、まだ清掃していない清掃領域を移動して清掃領域全体を清掃するものである。
【０００３】
さらに例えば、特許文献１に記載されているように、蛇行走行を行なう事により清掃領域内を塗りつぶすように本体を移動させるものも開発されている。
【特許文献１】特開２００２−２０４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の自走式掃除機では、駆動輪の回転センサやジャイロなどを用いて行う位置認識の累積誤差のためにあらかじめ決められた移動経路からずれて清掃を行い、その結果清掃のやり残しが生じることがあった。また、清掃領域に多くの障害物が存在する場合では、障害物を回避しながら清掃領域全体を隈なく塗りつぶすように移動経路をあらかじめ決定することは難しく、複雑な制御が必要であった。
【０００５】
また、あらかじめ決定された移動経路を移動している間にゴミ量センサの信号により走行パターンを切り換える場合でも、ゴミの多い場所をゆっくりと走行したり、あるいはその周辺を複数回走行するといった動作を追加するにとどまっていた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複雑な制御を行うことなく清掃領域を効率よく清掃する自走式掃除機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために本発明の自走式掃除機は、本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を転換する移動方向転換手段と、前記走行手段および移動方向転換手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段を備え、前記移動制御手段は、前記本体が移動して清掃する際に清掃領域の清掃残しを生じない三角形の領域線間を走行するように制御し、前記三角形の２頂点を共有する三角形の連続で清掃領域の塗り潰しを行なうと共に、本体の進行方向に位置する障害物を検知する障害物検知手段を設け、移動制御手段は、三角移動制御中に、前記障害物検知手段が障害物を検知した場合には、前記本体の進行方向を前記２頂点共有三角形走行の清掃領域が前記障害物検知手段が検知した障害物により切り取られる多角形を形成する様に前記本体の進行方向を転換する障害物検知移動制御を実現する三角移動制御を実施するものである。
【０００８】
この構成によれば、清掃領域を上下線と左右線、及び家具などの障害物で囲まれる多角形として考えると、まず、本体が清掃残しを生じない三角形の清掃領域の集合として清掃領域内を移動する。そして、移動を継続していくと上下線、左右線または障害物に当たり進行を阻まれてしまう。この場合には、三角形の清掃領域から衝突した領域を切り取った多角形を形成するように、清掃領域内を移動していく。このように、清掃領域内を２頂点共有の三角形の領域で塗りつぶすように本体を移動させることで、簡単なアルゴリズムでで効率よく清掃領域を移動する自走式掃除機が実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単なアルゴリズムで複雑な制御を行うことなく、隈なく清掃領域を清掃することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、本体に設けた床面のゴミを清掃する清掃手段と、前記本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を転換する移動方向転換手段と、前記走行手段および移動方向転換手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段を備え、前記移動制御手段は、前記本体が移動して清掃する際に清掃領域の清掃残しを生じない三角形の領域線間を走行するように制御し、前記三角形の２頂点を共有する三角形の連続で清掃領域の塗り潰しを実現する三角移動制御を実施するものである。
【００１１】
これにより、清掃領域を上下線と左右線、及び家具などの障害物で囲まれる多角形として考えると、まず、本体が清掃残しを生じない三角形の清掃領域の集合として清掃領域内を移動する。このように、清掃領域内を２頂点共有の三角形の領域で塗りつぶすように本体を移動させることで、簡単なアルゴリズムで効率よく清掃領域を移動することができる。
【００１２】
第２の発明は、本体の進行方向に位置する障害物を検知する障害物検知手段を設け、移動制御手段は、三角移動制御中に、前記障害物検知手段が障害物を検知した場合には、前記本体の進行方向を前記２頂点共有三角形走行の清掃領域が前記障害物検知手段が検知した障害物により切り取られる多角形を形成する様に前記本体の進行方向を転換する障害物検知移動制御を有したものである。
【００１３】
これにより、清掃領域内に障害物がある場合にも、その障害物を回避することができ、また、障害物の周囲の清掃も可能とすることができる。
【００１４】
第３の発明は、 清掃手段によって清掃されるゴミの量を検知するゴミ検知手段を有し、移動制御手段は、三角移動制御中に、前記ゴミ検知手段が所定量以上のゴミを検知した場合には、あらかじめ設定された移動パターンで本体を移動させるパターン移動制御を有したものである。
【００１５】
これにより、ゴミ検知手段で所定量以上のゴミを検知した場合には、あらかじめ設定された移動パターンで本体を移動させる、つまりゴミのあるところを重点的にゴミを収集できるような移動パターンを実施することで、清掃領域内のゴミを効率よく清掃することができる。
【００１６】
第４の発明は、移動制御手段の三角移動制御は、三角走行による往路と復路の間隔が所定幅としたものである。
【００１７】
これにより、往路と復路の清掃領域の重なりを最小にし、かつ清掃残しをなくすことができる。
【００１８】
第５の発明は、移動制御手段のパターン移動制御は、前進または後退を繰り返しながら本体を移動させるものである。
【００１９】
これにより、方向転換時の移動距離を最小にできる。
【００２０】
第６の発明は、移動制御手段の障害物検知移動制御は、複数の移動パターンを有するものである。
【００２１】
これにより、より複雑な形状の清掃領域に対応することができる。
【００２２】
第７の発明は、移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とで、本体の移動速度を切り替えるものである。
【００２３】
これにより、清掃領域形状の複雑さに対応した本体の移動速度を実現できる。
【００２４】
第８の発明は、移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とパターン移動制御とで、本体の移動速度を切り替えるものである。
【００２５】
これにより、清掃領域形状の複雑さに対応した本体の移動速度を実現できる。
【００２６】
第９の発明は、清掃手段が吸い込みによりゴミを収集し、移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とで、前記清掃手段の吸引力を切り替えるものである。
【００２７】
これにより、清掃領域形状の複雑さに対応した吸引力を実現できる。
【００２８】
第１０の発明は、清掃手段が吸い込みによりゴミを収集し、移動制御手段の三角移動制御と障害物検知移動制御とパターン移動制御とで、前記清掃手段の吸引力を切り替えるものである。
【００２９】
これにより、清掃領域形状の複雑さに対応した吸引力を実現できる。
【００３０】
第１１の発明は第１〜第１０のいずれか1項記載の自走式掃除機の手段の少なくとも一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
【００３１】
これにより、プログラムであるので汎用コンピュータやマイクロコンピュータを用いて本発明の自走式掃除機の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施例における自走式掃除機のブロック図を示すものである。図において、１は移動しながら清掃を行う自走式掃除機の本体で、清掃領域を移動する。２、３は本体１の左右両側面に配した左右の駆動輪である。この左駆動輪２と右駆動輪３を独立に回転制御することにより本体１を移動させると共に、移動方向も転換することができるもので、走行手段および移動方向転換手段を兼ねている。
【００３４】
４は本体１内に配され、各種入力に応じて左右の駆動輪２、３を制御し、本体１の移動制御を行う移動制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他制御回路からなる。５は本体１の前部に設けた床面を掃除する清掃ノズルで、清掃ノズル５の下面には吸い込み口が開口している。また、本体１内には電動送風機を構成するファンモータ６が配され、ファンモータ６で発生させた真空圧により清掃ノズル５の吸い込み口を介して床面上のゴミを吸引する。
【００３５】
上記構成による、本体１の走行動作について説明する。まず左右の駆動輪２、３を駆動して、予め決められた三角移動制御を行うように本体１を移動させる。本実施例での三角移動制御は、図２に示すように、四角形の上下線と左右線とで囲まれた清掃領域内を移動する場合を例に挙げ、開始点Ａから矢印ａの方向に開始するものとする。本体１は予め決められた三角移動制御により地点Bを経由して開始点Aに到達した時点で方向転換し、地点Cを経由して地点Bに到達する。このように２頂点を共有する三角形領域を連続させるように三角移動を繰り返し２頂点共有三角走行を実施する。
【００３６】
このときに地点Ｄのように移動方向を転換しても前進できない地点へ達したとき、すなわち、２頂点共有三角走行を阻む領域線である右線に到達したときは、既に清掃済みの領域から逸脱する方向、すなわち、右線から離れる方向となるような矢印ｄの方向移動方向を転換した後、前進とターンを繰り返しながら２頂点共有三角移動を繰り返す。再び移動方向を転換しても既に清掃済みの領域から逸脱できないと判断したときは、清掃を終了して前記本体１の走行動作を停止する。
【００３７】
連続した２頂点共有三角走行を行なう場合、図２の地点P、地点Qの様に、2地点間を往復するような場合が発生する。この場合には往路と復路の清掃領域の重なりを最小にし、かつ清掃残しを発生しない様に、往路と復路の間隔を所定幅（例えば掃除機の清掃ノズル５の幅）とする三角移動制御を行う。
【００３８】
なお、上記三角移動制御における三角形は、清掃残しを生じない三角形すべてを示し、直角三角形や正三角形などの限定はしない。
【００３９】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施例を説明する。本体１の前方および側方の障害物までの距離を測距する光センサ等により構成された障害物検知手段７、８、９、１０を本体１に付加する以外は実施例１と同様の構成である。
【００４０】
図３に示すような中央に障害物Ｗがある清掃領域を、実施例１で説明した2頂点共有三角移動制御を用いて清掃する場合、障害物Ｗに阻まれて三角移動が完了できない場合があり、障害物Ｗに接触する場所によっては清掃領域を隈なく清掃できない場合があった。
【００４１】
本実施例はこの問題を解決するものであり、図４に示すように進行中に障害物Ｗを検出した場合には、障害物Ｗに沿うような矢印ｂ１の方向へ移動方向を転換する。障害物を検出している間は矢印ｂ１の方向へ移動するといった、障害物移動検知制御を行い、障害物を検出しなくなれば矢印ｃ１の方向へ移動方向を転換して再び三角移動制御を用いて清掃を行う。
【００４２】
次に、図５を用いて移動制御手段４での走行制御アルゴリズムの一例を示す。
【００４３】
ステップ１において、左右の駆動輪２、３を駆動して本体１を前進させ、三角移動制御を実行する。ステップ２において、障害物検知手段７、８、９、１０の入力を見て障害物があるかどうかを判断し、障害物がなければステップ１に戻り、障害物があればステップ３に進んで障害物検知移動制御を実行する。
【００４４】
障害物検知移動制御として本実施例では、図４に示すような動作を行う。すなわち、図４に示すように矢印ａ１の方向に移動中にＰ１地点で障害物Ｗを検出した場合は直ちに停止し、障害物検知手段７、８、９、１０の測距データを比較して目的の三角移動領域を障害物Ｗが切り取る領域を形成する様に三角移動領域の内側に移動する方向を判断する。この図の場合、本体１は障害物Ｗに沿って移動する。
【００４５】
ここで、本体１が障害物に沿うような方向に直進しているときに、障害物Ｗが側面の障害物検知手段に検出されなくなった時点で元の２頂点三角共有移動の軌跡に戻る。
【００４６】
また、この説明では本体から見て左側に障害物がある時を説明したが、右側にある場合も同様に実行でき、その場合は方向転換の向きを逆にすればよい。
【００４７】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施例を説明する。清掃ノズル５で清掃されるゴミの量を検知できるように、吸引されたゴミが通過する空気通路１１にフォトセンサなどからなるゴミ検知手段１２を本体に付加する以外は実施例２と同様の構成である。
【００４８】
以下、図６を用いて移動制御手段４での走行制御アルゴリズムの一例を示す。ステップ１１において、左右の駆動輪２、３を駆動して本体１を前進させ、三角移動制御を実行する。ステップ１２において、障害物検知手段７、８、９、１０の入力を見て障害物があるかどうかを判断し、障害物がなければステップ１３に進み、障害物があればステップ１７に進んで障害物検知移動制御を実行する。
【００４９】
ステップ１３において、ゴミ検知手段１２の入力より吸引されたゴミの量が所定量以上かどうかを判断し、所定量未満であればステップ１１に戻り、所定量以上であればステップ１４に進んでパターン移動制御を実行する。ステップ１５において、パターン移動制御を実行中に障害物検知手段７、８、９、１０の入力より障害物があると判断した場合、ステップ１７に進んで障害物検知移動制御を実行する。
【００５０】
ステップ１６において、パターン移動制御が終了したかどうかを判断し、終了していればステップ１１に戻って三角移動制御を実行し、終了してなければステップ１４に戻ってパターン移動制御を実行する。
【００５１】
パターン移動制御として本実施例では、図７に示したように、開始点AAから所定距離L離れた終止点BBまで移動する際に、所定幅Wの領域を前進と後退を繰り返しながら移動し、本体１が終止点BBに到達したと判断した時点でパターン移動制御を終了し、元の三角移動制御に戻る。
【００５２】
また以上の説明では、後退時の移動距離は一定であるが、所定距離以内にゴミ検知手段１２によるゴミの検出が所定量未満になれば前進させるようにしてもよい。この場合、ゴミの集中しているところをより重点的に清掃することが出来、効率の点で有効である。
【００５３】
（実施の形態４）
本実施例は三角移動制御と障害物検知移動制御とで左右の駆動輪２、３の出力を切り換えるものであり、これ以外は実施例２と同様に出来るものである。
【００５４】
本体１が三角移動制御で移動しているときの移動速度を速くすればするほど清掃時間は短くなるが、逆に清掃ノズル５が通過してもゴミの取り残しが多くなる。一方、本体１が障害物検知移動制御で移動している時は障害物を回避するような動作のみを行えばよく、またゴミの量が少ない所を移動している場合であるから移動速度が速くても問題はない。
【００５５】
このことにより、三角移動制御と障害物検知移動制御とで本体１の移動速度を切り換えることにより、短時間で効率よく清掃することが可能である。
【００５６】
なお、以上の説明では三角移動制御と障害物検知移動制御で切り換えるのは本体１の移動速度であるが、ファンモータ６の出力を切り換えることによってゴミの吸引力を切り換えても良く、この場合はゴミの集中しているところをより重点的に清掃することが出来、効率の点で有効である。
【００５７】
また、本体１の移動速度とゴミの吸引力を組み合わせて切り換えても良く、この場合はさらに効率よく清掃することが出来る。
【００５８】
（実施の形態５）
本実施例は三角移動制御と障害物検知移動制御とパターン移動制御とで左右の駆動輪２、３の出力を切り換えるものであり、これ以外は実施例３と同様に出来るものである。
【００５９】
実施例４と同様、三角移動制御では本体１の移動速度を速くすればするほど清掃時間が短くなるが、逆に清掃ノズル５が通過してもゴミの取り残しが多くなる。また、本体１が障害物検知移動制御で移動している時は障害物を回避するような動作のみを行えばよく、またゴミの量が少ない所を移動している場合であるから移動速度が速くても問題はない。一方、本体がパターン移動制御で移動しているときは、ゴミが多い所を移動している場合であるから、移動速度を遅くすればゴミを効率的に収集することが出来る。
【００６０】
このことにより三角移動制御と障害物検知移動制御とパターン移動制御とで本体１の移動速度を切り換えることにより、短時間で効率よく清掃することが可能である。
【００６１】
なお、以上の説明では三角移動制御と障害物検知移動制御とパターン移動制御とで切り換えるのは本体１の移動速度であるが、ファンモータ６の出力を切り換えることによってゴミの吸引力を切り換えても良く、この場合はゴミの集中しているところをより重点的に清掃することが出来、効率の点で有効である。
【００６２】
また、本体１の移動速度とゴミの吸引力を組み合わせて切り換えても良く、この場合はさらに効率よく清掃することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる自走式掃除機は、簡単なアルゴリズムで複雑な制御を行うことなく、隈なく清掃領域を清掃することが出来るので、床ワックス塗布や床磨きの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１の三角移動制御の動作説明図
【図３】本発明の実施の形態２の障害物がある場合の従来の三角移動制御の動作説明図
【図４】本発明の実施の形態２の障害物がある場合の三角移動制御の動作説明図
【図５】本発明の実施の形態２の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【図６】本発明の実施の形態３の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【図７】本発明の実施の形態３の三角移動制御の動作説明図
【符号の説明】
【００６５】
１  本体（自走式掃除機）
２、３  駆動輪（走行手段、移動方向転換手段）
４  移動制御手段
５  清掃ノズル（清掃手段）
６  ファンモータ
７、８、９、１０  障害物センサー（障害物検知手段）
１１  空気通路
１２  ゴミ検知手段
【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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