(57)【要約】【課題】自律走行ロボットクリーナーにおいて、機器本体前方の死角となる領域内に存在する障害物を検出可能とし、障害物への衝突や乗り上げを未然に防止できる。【解決手段】ロボットクリーナー１は、前方の障害物を検出する前方センサ１２ａ〜１２ｃと、左側方及び右側方の障害物を検出する左段差方センサ１３及び右段差方センサ１４を有する。左段差センサ１３及び右段差センサ１４の検出領域Ｒ４，Ｒ５は、前方センサ１２ａ〜１２ｃの検出領域Ｒ１〜Ｒ３よりも低い位置にある。掃除動作開始前に、機器本体２をその位置で１回転させて、左段差センサ１３及び右段差センサ１４により前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が存在するか否かを確認する。前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に本５１等の障害物が存在していれば、左段差センサ１３及び右段差センサ１４により検出され、本５１等の障害物を回避して掃除動作を開始する。【選択図】図５
2005216022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体の正面が向いている方向を検出する方向検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段及び前記方向検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、
前記障害物検出手段は、機器本体の前方の障害物を検出する前方センサと、機器本体の左側方の障害物を検出する左側方センサと、機器本体の右側方の障害物を検出する右側方センサとを有し、前記前方センサ、左側方センサ、及び右側方センサは、各々、一列に配列された多数の受光素子からの出力を基に障害物までの距離を測定する光学式ラインセンサであり、
前記前方センサは、機器本体の前方を斜め下向きに監視し、該前方センサの障害物検出領域は、鉛直方向に薄く水平方向に広がりを持って機器本体前方の床面に達するように設定されており、
前記左側方センサ及び右側方センサは、各々、機器本体の僅かに前方の左側方及び右側方を斜め下向きに監視し、該左側方センサ及び右側方センサの障害物検出領域は、各々、前記前方センサの検出領域よりも低い位置にあり、水平方向に薄く鉛直方向に広がりを持って機器本体左側方及び機器本体右側方の床面に達するように設定されており、
前記制御手段は、
掃除動作開始前に機器本体をその位置で１回転させて、そのときに前記方向検出手段及び前記左側方センサ及び右側方センサから得られる出力を基に、前記前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かを判断し、
前記死角となる領域に障害物が存在している場合に、その障害物を回避するように機器本体を走行させて掃除動作を開始することを特徴とする自律走行ロボットクリーナー。
【請求項２】
機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体の正面が向いている方向を検出する方向検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段及び前記方向検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、
前記障害物検出手段は、機器本体の前方の障害物を検出する前方センサと、機器本体の側方の障害物を検出する側方センサとを有し、
前記側方センサの検出領域の少なくとも一部は、前記前方センサの検出領域よりも低い位置にあり、
前記制御手段は、機器本体をその位置で旋回させて、そのときに前記方向検出手段及び前記側方センサから得られる出力を基に、前記前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かを判断することを特徴とする自律走行ロボットクリーナー。
【請求項３】
前記制御手段は、
掃除動作開始前に機器本体をその位置で１回転させて、前記前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かを判断し、
前記死角となる領域に障害物が存在している場合に、その障害物を回避するように機器本体を走行させて掃除動作を開始する請求項２に記載の自律走行ロボットクリーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行しながら部屋の掃除を行う自律走行ロボットクリーナーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自律走行ロボットクリーナーにおいて、障害物センサにて本体の近傍に壁を検出すると、本体を移動させてゴミ吸込口を壁に接近させることにより、壁の近傍の床面を掃除するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、測距センサが前方の障害物を検出すると、所定角度だけ方向転換して後退し、その後、逆方向に所定角度だけ方向転換して再び測距センサが前方の障害物を検出するまで前進する動作を繰り返す自律走行ロボットクリーナーも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、超音波式距離センサを床面に対して上下方向に移動可能に配置し、超音波の壁面からの反射波と床面からの反射波とが干渉する場合に、超音波式距離センサの高さ位置を上下に移動させて反射波が干渉しないようにする自律走行ロボットクリーナーも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−７９５５０号公報
【特許文献２】特開２００２−３２１１７９号公報
【特許文献３】特開平５−１４３１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光学式のセンサは、一般に、全方位からの光を受光することは不可能であり、限られた受光領域（視野角）内からの光のみを受光でき、受光領域内に存在する物体のみを検出できるようになっている。すなわち、光学式のセンサは、受光領域外に存在する物体は検出できず、受光領域外が死角となってしまう。このことは、超音波式のセンサでも同様である。
【０００６】
つまり、自律走行ロボットクリーナーに障害物検出用のセンサを取付けた場合、機器本体直近のセンサ取付箇所周辺が死角となってしまう。ロボットクリーナーは、走行中においては、遠方から次第に障害物に近づいてゆくため、障害物に近づいてゆく段階で障害物を検出可能領域（光学式のセンサでは受光領域）内に捉えて検出することができる。一方、走行開始時においては、センサの死角に既に障害物が存在していると、その障害物は検出されない。従って、走行開始時にセンサの死角に例えば本などの障害物が置かれていると、走行開始後にその障害物に衝突したり乗り上げてしまい、走行不能に陥る虞がある。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１乃至特許文献３に示されたロボットクリーナーにおいては、何れも、障害物センサの死角に対する対策が講じられておらず、上記の課題を解決することはできない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、機器本体前方の死角となる領域内に存在する障害物を検出可能とし、障害物への衝突や乗り上げを未然に防止できる自律走行ロボットクリーナーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
目的を達成するために請求項１の発明は、機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体の正面が向いている方向を検出する方向検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段及び前記方向検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、前記障害物検出手段は、機器本体の前方の障害物を検出する前方センサと、機器本体の左側方の障害物を検出する左側方センサと、機器本体の右側方の障害物を検出する右側方センサとを有し、前記前方センサ、左側方センサ、及び右側方センサは、各々、一列に配列された多数の受光素子からの出力を基に障害物までの距離を測定する光学式ラインセンサであり、前記前方センサは、機器本体の前方を斜め下向きに監視し、該前方センサの障害物検出領域は、鉛直方向に薄く水平方向に広がりを持って機器本体前方の床面に達するように設定されており、前記左側方センサ及び右側方センサは、各々、機器本体の僅かに前方の左側方及び右側方を斜め下向きに監視し、該左側方センサ及び右側方センサの障害物検出領域は、各々、前記前方センサの検出領域よりも低い位置にあり、水平方向に薄く鉛直方向に広がりを持って機器本体左側方及び機器本体右側方の床面に達するように設定されており、前記制御手段は、掃除動作開始前に機器本体をその位置で１回転させて、そのときに前記方向検出手段及び前記左側方センサ及び右側方センサから得られる出力を基に、前記前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かを判断し、前記死角となる領域に障害物が存在している場合に、その障害物を回避するように機器本体を走行させて掃除動作を開始するものである。
【００１０】
請求項２の発明は、機器本体周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、機器本体の正面が向いている方向を検出する方向検出手段と、機器本体を走行、旋回させる走行手段と、機器本体の走行する領域を掃除する掃除手段と、前記障害物検出手段及び前記方向検出手段の出力を基に前記走行手段及び前記掃除手段を制御して、機器本体を走行させつつ機器本体の走行する領域を掃除させる掃除動作を実行する制御手段とを備えた自律走行ロボットクリーナーにおいて、前記障害物検出手段は、機器本体の前方の障害物を検出する前方センサと、機器本体の側方の障害物を検出する側方センサとを有し、前記側方センサの検出領域の少なくとも一部は、前記前方センサの検出領域よりも低い位置にあり、前記制御手段は、機器本体をその位置で旋回させて、そのときに前記方向検出手段及び前記側方センサから得られる出力を基に、前記前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かを判断するものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の自律走行ロボットクリーナーにおいて、前記制御手段は、掃除動作開始前に機器本体をその位置で１回転させて、前記前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かを判断し、前記死角となる領域に障害物が存在している場合に、その障害物を回避するように機器本体を走行させて掃除動作を開始するものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、掃除動作開始前に機器本体をその位置で１回転させることにより、側方センサの検出領域が前方センサの死角となる領域を走査することになり、側方センサにより掃除動作開始前の前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かが判断される。そして、前方センサの死角となる領域に障害物が存在する場合は、その障害物を回避して掃除動作が開始される。従って、掃除動作開始時に前方センサの死角となる領域に例えば本等の背の低い障害物が存在している場合は、その障害物への衝突や乗り上げを未然に防止でき、また、例えば下りの階段等の障害物が存在している場合は、その階段等から転落する事故を未然に防止できる。さらに、機器本体をその位置で１回転させるため、機器本体の全周囲の障害物を検出でき、掃除動作開始時に前方の障害物を回避する際に、機器本体側方や後方の障害物へ衝突したり乗り上げることがなく、機器本体側方や後方の階段から転落することもない。しかも、機器本体側方の障害物を検出するための側方センサを用いて前方センサの死角となる領域の障害物を検出するので、死角領域検出用のセンサを別途設ける必要がなく、低コストである。
【００１３】
請求項２の発明によれば、機器本体をその位置で旋回させることにより、側方センサの検出領域が前方センサの死角となる領域を走査することになり、側方センサの出力を基に前方センサの死角となる領域に障害物が存在するか否かを判断できる。従って、前方センサの死角となる領域に例えば本等の背の低い障害物が存在している場合は、その障害物への衝突や乗り上げを未然に防止でき、また、例えば階段等の障害物が存在している場合は、その階段等から転落する事故を未然に防止できる。しかも、機器本体側方の障害物を検出するための側方センサを用いて前方センサの死角となる領域の障害物を検出するので、死角領域検出用のセンサを別途設ける必要がなく、低コストである。
【００１４】
請求項３の発明によれば、掃除動作開始時に前方センサの死角となる領域に例えば本等の背の低い障害物が存在している場合は、その障害物への衝突や乗り上げを未然に防止でき、また、例えば下りの階段等の障害物が存在している場合は、その階段等から転落する事故を未然に防止できる。さらに、機器本体をその位置で１回転させるため、機器本体の全周囲の障害物を検出でき、掃除動作開始時に前方の障害物を回避する際に、機器本体側方や後方の障害物へ衝突したり乗り上げることがなく、機器本体側方や後方の階段から転落することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。まず、本実施形態による自律走行ロボットクリーナーの概略構成を図１（ａ）（ｂ）及び図２に示す。自律走行ロボットクリーナー１は、部屋の床面を自律走行して床面を掃除する機器であり、機器本体２を走行させる左車輪３、右車輪４、前車輪５と、床面に落ちているゴミを収集するサブブラシ６、メインブラシ７、ローラ８、吸引ノズル９、ダストボックス１０、吸引用ファン１１とを備えている。また、自律走行ロボットクリーナー１は、機器本体２の周囲の障害物を検出する前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ（左側方センサ）１３、右段差センサ（右側方センサ）１４、天井センサ１５と、センサ用照明ランプ１６とを備えている。前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５により、障害物検出手段が構成されている。
【００１６】
左車輪３、及び右車輪４は、各々独立して正転・逆転駆動される駆動輪であり、前車輪５は、従動輪である。自律走行ロボットクリーナー１は、左車輪３と右車輪４が同じ回転速度で正転駆動されることにより正面（前方）方向（図中矢印Ａ方向）に直進走行し、左車輪３と右車輪４の一方を正転駆動し、他方を逆転駆動することにより、その位置で時計回りの方向（図中矢印Ｂ方向）又は反時計回りの方向（図中矢印Ｃ方向）に旋回するようになっている。また、左車輪３と右車輪４が逆転駆動されることにより後退し、左車輪３と右車輪４が異なる回転速度で駆動されることにより右又は左にカーブして走行するようにもなっている。
【００１７】
サブブラシ６は、床面に落ちているゴミを掻き集めるものであり、機器本体２の前部に２つのものが配置されており、各々、図中矢印Ｄ１方向、Ｄ２方向に回転駆動されるようになっている。メインブラシ７は、床面に落ちているゴミを掻き上げるものであり、サブブラシ６の後方に配置されており、図中矢印Ｅ方向に回転駆動されるようになっている。ローラ８は、メインブラシ７により掻き上げられたゴミを吸引ノズル９の吸引口９ａ付近に搬送するものであり、メインブラシ７の回転に従動して図中矢印Ｆ方向に回転するようになっている。
【００１８】
吸引ノズル９は、メインブラシ７により掻き上げられたゴミ、及びローラ８により搬送されたゴミを吸引口９ａから吸引してダストボックス１０に排出するものである。吸引ノズル９の吸引口９ａは、機器本体２の走行方向（図中矢印Ａ方向）に垂直な方向に長くなっている。ダストボックス１０は、吸引ノズル９から排出されるゴミを集めておくものである。
【００１９】
吸引用ファン１１は、ダストボックス内１０内の空気をフィルタを介して機器本体２の外部に排出するものである。ダストボックス内の空気が吸引用ファン１１によって排出されることにより、ゴミが空気と共に吸引ノズル９の吸気口９ａから吸入されてダストボックス１０内に排出されるようになっている。自律走行ロボットクリーナー１は、走行しながらサブブラシ６でゴミを掻き集め、そのゴミを吸引ノズル９で吸引することにより、走行する領域を掃除する。
【００２０】
前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、機器本体２の前方の段差、溝、下りの階段、壁、柱、床に置かれた本、テーブル、椅子、扇風機等の障害物を検出し、その障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の前方を斜め下向き（図中矢印Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の向き）に監視している。
【００２１】
左段差センサ１３は、機器本体２の左側方の同様の障害物を検出し、その障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の僅かに前方の左側方を斜め下向き（図中矢印Ｈの向き）に監視している。右段差センサ１４は、機器本体２の右側方の同様の障害物を検出し、その障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の僅かに前方の右側方を斜め下向き（図中矢印Ｉの向き）に監視している。
【００２２】
天井センサ１５は、機器本体２の前上方にある障害物（テーブルやベッドの下を通り抜けできるか否か）を検出し、その障害物の高さと障害物までの距離を測定するものであり、機器本体２の前方を斜め上向き（図中矢印Ｊの向き）に監視している。センサ用照明ランプ１６は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５により障害物を確実に検出できるように、機器本体２の周囲を照明するものである。
【００２３】
また、自律走行ロボットクリーナー１は、吸引ノズル９により吸引されるゴミを検出する検出するゴミセンサ１７と、床面が絨毯であるか否かを検出する絨毯センサ１８と、操作部１９と、ＬＣＤ２０と、ＬＥＤ２１と、スピーカ２２とを備えている。
【００２４】
ゴミセンサ１７は、透過型の光学式センサであり、光を発する発光部１７ａと、発光部１７ａからの光を受光する受光部１７ｂとを有している。発光部１７ａ及び受光部１７ｂは、吸引ノズル９の吸引口９ａ付近の両側部に配置されており、吸引ノズル９がゴミを吸引すると、ゴミは発光部１７ａと受光部１７ｂとの間を通過するようになっている。ゴミセンサ１７は、発光部１７ａから発せられて受光部１７ｂにて受光される光が遮ることにより、吸引ノズル９により吸引されるゴミを検出する。
【００２５】
絨毯センサ１８は、透過型の光学式センサであり、光を発する発光部１８ａと、発光部１８ａからの光を受光する受光部１８ｂとを有している。発光部１８ａ及び受光部１８ｂは、機器本体２の進行方向に垂直な方向に間隔を空けて、床面との間に僅かの隙間を有するように配置されており、機器本体２が絨毯の上を走行すると、絨毯の毛が発光部１８ａと受光部１８ｂとの間を遮るようになっている。絨毯センサ１８は、発光部１８ａから発せられて受光部１８ｂにて受光される光が遮ることにより、床面が絨毯であることを検出する。
【００２６】
操作部１９は、自律走行ロボットクリーナー１による掃除動作を開始・停止させるために操作され、また、その他の各種設定を行うために操作されるものである。ＬＣＤ２０は、文字表示により、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知するものである。ＬＥＤ２１は、点灯、点滅、消灯することにより、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況を報知するものである。スピーカ２２は、音声出力により、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知するものである。これら操作部１９、ＬＣＤ２０、ＬＥＤ２１、スピーカ２２は、機器本体２の上部に配置されている。
【００２７】
さらに、自律走行ロボットクリーナー１は、不法侵入者等の監視を行うセキュリティ機能を有しており、不法侵入者等を検出する人体センサ２３と、不法侵入者等を撮影するカメラ２４と、カメラ用照明ランプ２５と、無線通信モジュール２６とを備えている。
【００２８】
人体センサ２３は、人体から放射される赤外線を受光することにより機器本体２の周辺の人体の有無を検出するものである。カメラ２４は、立っている人の顔を撮影できるように、機器本体２の前方の斜め上方向に向けて配置されている。カメラ用照明ランプ２５は、カメラ２４による撮影が確実に行えるように、機器本体２の前方の斜め上方向（すなわちカメラ２４の撮影方向）を照明するようになっている。無線通信モジュール２６は、カメラ２４で撮影した画像をアンテナ２７を介して監視センタ等へ無線で送信するものである。自律走行ロボットクリーナー１は、掃除動作を行わないときには、これら人体センサ２３、カメラ２４、カメラ用照明ランプ２５、及び無線通信モジュール２６を動作させて、不法侵入者等の監視を行うようになっている。
【００２９】
次に、自律走行ロボットクリーナー１の電気的ブロック構成を図３に示す。自律走行ロボットクリーナー１は、上述の前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５、センサ用照明ランプ１６、ゴミセンサ１７、絨毯センサ１８、操作部１９、ＬＣＤ２０、ＬＥＤ２１、スピーカ２２、人体センサ２３、カメラ２４、カメラ用照明ランプ２５、及び無線通信モジュール２６を備えている。また、自律走行ロボットクリーナー１は、これらに加え、左車輪モータ３１、右車輪モータ３２、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、ゴミ吸引用モータ３５、加速度センサ３６、走行距離算出部３７、地磁気センサ３８、走行方向判定部３９、汚れ度判定部４０、地図情報メモリ４１、バッテリ４２、及び各部を制御する制御部４３を備えている。
【００３０】
左車輪モータ３１、右車輪モータ３２、及び上述の左車輪３、右車輪４により走行手段が構成されており、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、ゴミ吸引用モータ３５、及び上述のサブブラシ６、メインブラシ７、ローラ８、吸引ノズル９、ダストボックス１０、吸引用ファン１１により掃除手段が構成されている。また、地磁気センサ３８、及び走行方向判定部３９により走行方向検出手段が構成されている。
【００３１】
前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５は、上述のように障害物を検出して障害物までの距離を測定し、それらの測定値が制御部４３に入力される。センサ用照明ランプ１６は、制御部４３による制御のもと、照明用の光を発光する。ゴミセンサ１７は、上述のようにゴミを検出し、その検出信号が汚れ度判定部４０に入力される。絨毯センサ１８は、上述のように床面が絨毯であることを検出し、その検出信号が制御部４３に入力される。操作部１９は、操作に応じた操作信号を出力し、その操作信号が制御部４３に入力される。ＬＣＤ２０、ＬＥＤ２１、及びスピーカ２２は、制御部４３による制御のもと、自律走行ロボットクリーナー１の動作状況や各種メッセージを報知する。
【００３２】
人体センサ２３は、上述のように人体の有無を検出し、その検出信号が制御部４３に入力される。カメラ２４は、制御部４３による制御のもと、撮影動作を行い、カメラ用照明ランプ２５は、制御部４３による制御のもと、照明用の光を発光する。無線通信モジュール２６は、制御部４３による制御のもと、カメラ２４で撮影した画像を無線で送信する。
【００３３】
左車輪モータ３１は、上述の左車輪３を正転・逆転させるものであり、右車輪モータ３２は、上述の右車輪４を正転・逆転させるものである。サブブラシモータ３３は、上述のサブブラシ６を回転させるものであり、メインブラシモータ３４は、上述のメインブラシ７を回転させるものである。ゴミ吸引用モータ３５は、上述の吸引用ファン１１を回転させるものである。これら左車輪モータ３１、右車輪モータ３２、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、及びゴミ吸引用モータ３５は、各々、制御部４３による制御のもと駆動される。
【００３４】
加速度センサ３６は、機器本体２に作用する加速度を検出して、加速度に応じた出力値を出力するものである。この加速度センサ３６は、機器本体２に作用する加速度を機器本体２の前後方向、左右方向、上下方向について各々独立して検出し、前後方向、左右方向、上下方向の各々の方向について、加速度に応じた出力値を出力する。走行距離算出部３７は、加速度センサ３６からの前後方向の加速度についての出力値を基に機器本体２の走行速度を算出し、さらに、その走行速度を基に走行距離を算出して、その値を出力する。
【００３５】
地磁気センサ３８は、地磁気を検出して、地磁気の方向に応じた出力値を出力するものである。走行方向判定部３８は、地磁気センサ３８からの出力値を基に、機器本体２の正面方向が地磁気の方向を基準としてどの方向を向いているか（すなわち地磁気の方向に対する機器本体２の走行方向）を判定し、その値を出力する。
【００３６】
汚れ度判定部４０は、ゴミセンサ１７からの出力を基に所定時間あたりのゴミの集塵量を検出することにより機器本体２が走行する領域の汚れ度を判定し、汚れ度が基準値を超えている場合にその旨を示す信号を出力する。地図情報メモリ４１は、機器本体２の現在位置、障害物の存在する位置、掃除済みの領域、床面の汚れ度が基準値を超えている領域等の機器本体２の走行を制御するのに必要な地図情報を記憶するものである。バッテリ４２は、各部に給電するものである。
【００３７】
制御部４３は、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２を駆動制御することにより、左車輪３及び右車輪を回転させて機器本体２の走行を制御し、また、サブブラシモータ３３、及びメインブラシモータ３４、及びゴミ吸引用モータ３５を駆動することにより、サブブラシ６、メインブラシ７、及び吸引用ファン１１を作動させてゴミの集塵動作を制御する。そして、制御部４３は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５からの出力、及び地図情報メモリ４１に記憶されている地図情報を基に機器本体２の走行及びゴミの集塵動作を制御して、機器本体２を走行させつつ機器本体２の走行する領域を掃除する掃除動作を実行する。
【００３８】
制御部４３は、掃除動作において（１）障害物に到達すると機器本体２の大きさだけ横に移動した後に障害物と反対方向に走行する動作を繰り返すいわゆるジグザグ走行、（２）障害物の周囲に沿っての走行、（３）多くのゴミが密集して落ちている領域での螺旋状の走行、等の走行様式による掃除動作を実行する。また、制御部４３は、絨毯センサ１８及び汚れ判定部４０からの出力を基に、機器本体２の走行速度を調整し、ゴミの集塵力を調節する。
【００３９】
また、制御部４３は、掃除動作中に、走行距離算出部３７及び走行方向判定部３９からの出力を基に機器本体２の位置及び走行方向を算出し、この算出した位置及び走行方向と前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、及び天井センサ１５からの出力を基に、機器本体２の現在位置、障害物の存在する位置、掃除済みの領域等を示す地図情報を作成する。制御部４３にて作成された地図情報は、地図情報メモリ４１に記憶される。すなわち、制御部４３は、掃除動作中に地図情報を作成してゆき、その作成してゆく地図情報を基に、さらに掃除動作を進めてゆく。
【００４０】
次に、上記構成の自律走行ロボットクリーナー１による障害物の検出について、図４を参照して説明する。自律走行ロボットクリーナー１は、上述のように前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５を備えている。これらのセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、１３、１４、１５は、各々、ＣＭＯＳセンサと呼ばれるパッシブ方式の光学測距センサであり、多数の受光素子が一列にライン状に配列された２つのＰＳＤを有しており、これら２つのＰＳＤ上にレンズを介して結像される像（受光強度）の位相差を比較することにより、被検出対象までの距離を三角測距の原理により測定するものである。
【００４１】
また、自律走行ロボットクリーナー１は、機器本体２の中心（左車輪３と右車輪４との中点）位置Ｏを自分のいる位置とし、機器本体２の正面が向いている方向をＹ軸方向（図１に示す矢印Ａ方向に該当）、機器本体２の正面方向を向いて右方向をＸ軸方向、上方向をＺ軸方向として認識している。Ｙ軸方向が背景座標に対してどの方向に向いているかは、走行方向判定部３９から得られる出力を基に、地磁気の方向を基準として認識される。
【００４２】
また、自律走行ロボットクリーナー１は、上述のように前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、天井センサ１５を備えている。これらのセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、１３、１４、１５は、各々、ＣＭＯＳセンサと呼ばれるパッシブ方式の光学測距センサであり、多数の受光素子が一列にライン状に配列された２つのＰＳＤを有しており、これら２つのＰＳＤ上にレンズを介して結像される像（受光強度）の位相差を比較することにより、被検出対象までの距離を三角測距の原理により測定するものである。
【００４３】
前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、受光素子がライン状に配列されていることに対応して、障害物検出領域（受光領域）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が鉛直方向（Ｚ軸方向）に薄く水平方向に広がりを持っている。そして、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、機器本体２の前方の障害物を検出できるように、機器本体２の前方の床６０に達するように設定されている。前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に障害物が存在しないときには、検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と床６０との交差部分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３までの距離を測定している。
【００４４】
左段差センサ１３及び右段差センサ１４は、受光素子がライン状に配列されていることに対応して、障害物検出領域（受光領域）Ｒ４及びＲ５が水平方向に薄く鉛直方向（Ｚ軸方向）に広がりを持っている。そして、左段差センサ１３及び右段差センサ１４の検出領域Ｒ４及びＲ５は、機器本体２の左側方又は右側方の直近に本５１等の背の低い障害物が存在してもその障害物を検出できるように、機器本体２の左側方及び右側方の直近の床６０に達するように設定されている。左段差センサ１３は、検出領域Ｒ４内に障害物が存在しないときには、検出領域Ｒ４と床６０との交差部分Ｓ４までの距離を測定し、右段差センサ１４は、検出領域Ｒ５内に障害物が存在しないときには、検出領域Ｒ５と床６０との交差部分Ｓ５までの距離を測定している。
【００４５】
また、左段差センサ１３及び右段差センサ１４は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃよりも低い位置に取付けられており、左段差センサ１３及び右段差センサ１４の検出領域Ｒ４及びＲ５は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３よりも低くなっている。なお、天井センサ１５の障害物検出領域（図示省略）は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に薄く、水平方向に広がりを持っている。
【００４６】
このような構成により、自律走行ロボットクリーナー１は、前進（Ｙ軸方向への走行）中に壁５０や本５１等の障害物に接近してゆくと、それらの障害物を前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に捉えて検出し、それら障害物までのＹ軸方向の距離を算出する。また、走行中に機器本体２の左側方又は右側方の直近に壁５０や本５１等の障害物が存在すれば、そられの障害物を左段差センサ１３の検出領域Ｒ４内又は右段差センサ１４の検出領域Ｒ５内に捉えて検出し、それら障害物までのＸ軸方向の距離を算出する。また、床６０に溝や下りの階段等の障害物があっても、同様に、それら溝や階段等の障害物を検出して、それら溝や段差までの距離を算出する。なお、天井センサ１５は、障害物までのＺ軸方向の距離（高さ）を算出する。
【００４７】
自律走行ロボットクリーナー１は、これら前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、左段差センサ１３、右段差センサ１４、及び天井センサ１５により得られる障害物までの距離情報を基に、また、上述の走行距離算出部３７及び走行方向判定部３９から得られる出力を基に、障害物を回避して走行しながら、又は、障害物の周囲に沿って走行しながら床６０を掃除する。
【００４８】
自律走行ロボットクリーナー１は、障害物の回避に際しては、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃからの出力を基に、機器本体２の前方（Ｙ軸方向）の壁５０や本５１、下りの階段等の障害物に所定距離（例えば５ｃｍ）内に接近したことを検出すると、右方向（Ｘ軸方向）又は左方向（−Ｘ軸方向）に９０°旋回して障害物を回避する。また、障害物の周囲に沿っての走行に際しては、左段差センサ１３又は右段差センサ１４からの出力を基に、機器本体２の右方向（Ｘ軸方向）又は左方向（−Ｘ軸方向）の壁５０や本５１、下りの階段等の障害物までの距離を一定（例えば３ｃｍ）に保ちながら走行する。
【００４９】
ところで、上記構成の自律走行ロボットクリーナー１は、図５に示すように、走行を開始する前に前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の下方に本５１等の背の低い障害物が存在すると、その障害物を検出できない。すなわち、検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の下方の領域は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの死角となっている。
【００５０】
走行中においては、本５１に接近してゆく過程で本５１を前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に捉えて検出できるため、その後、本５１が検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の下方に位置する状態になっても、走行距離算出部３７からの出力を基に本５１までの距離が求められ、本５１を回避することができる。
【００５１】
しかし、走行開始前に本５１が既に検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の下方に存在している場合には、そのまま直進走行したのでは、走行開始後に機器本体２が本５１に衝突したり乗り上げてしまい、走行不能に陥る可能性がある。なお、走行開始後に左段差センサ１３の検出領域Ｒ４又は右段差センサ１４の検出領域Ｒ５が本５１を捉えて検出したとしても、近距離での障害物検出はセンシング原理上、困難であり、また、機器本体２の制動、停止が間に合わない。このことは、走行開始前に溝や下りの階段等の障害物が既に検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の下方に存在している場合も同様である。
【００５２】
そこで、自律走行ロボットクリーナー１は、走行開始前に、機器本体２をその位置で１回転（Ｚ軸を中心としてＢ方向又はＣ方向に３６０°回転）させるようになっている。機器本体２をその位置で回転させることにより、左段差センサ１３の検出領域Ｒ４及び右段差センサ１４の検出領域Ｒ５が前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの死角となる領域（検出領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の下方の領域）を走査することになり、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの死角となる領域に障害物が存在すれば、その障害物（図５に示す例では本５１）は左段差センサ１３及び右段差センサ１４により検出される。また、自律走行ロボットクリーナー１は、前方センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの死角となる領域に障害物を検出した場合は、その障害物を回避して走行を開始するようになっている。
【００５３】
次に、上記構成の自律走行ロボットクリーナー１の掃除動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。まず、制御部４３は、掃除の開始操作が行われたか否かを判断する（＃１）。掃除の開始操作は、自律走行ロボットクリーナー１を部屋の任意の位置に置いて操作部１９を操作することにより行われる。
【００５４】
そして、制御部４３は、掃除の開始操作が行われると（＃１でＹＥＳ）、そのときの機器本体の向き（地磁気の方向を基準としたＹ軸方向の向き）を走行方向判定部３９からの出力を基に認識した後、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２を駆動して、機器本体２を現在位置（掃除の開始操作時に置かれた位置）で３６０°旋回（１回転）させ（＃２）、そのときに左段差センサ１３、右段差センサ１４、及び走行方向判定部３９から得られる出力を基に、前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が有るか否かを確認する（＃３）。
【００５５】
このとき、上述のように前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が有れば、その障害物は左段差センサ１３又は右段差センサ１４により検出される。すなわち、左段差センサ１３又は右段差センサ１４により障害物が検出されれば、前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が有ると判断され、左段差センサ１３又は右段差センサ１４により障害物が検出されなければ、前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が無いと判断される。前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が有ると判断された場合、その障害物の位置は、左段差センサ１３又は右段差センサ１４から得られる障害物までの距離と、走行方向判定部３９から得られる地磁気の方向を基準とした機器本体２の向きを示す出力とにより、地磁気の方向を基準とした背景座標上で認識される。
【００５６】
なお、上記＃２において機器本体２を３６０°旋回させたとき、前方センサ１２ａ〜１２ｃによっても、機器本体２の周囲の障害物の検出を試みる。これにより、掃除動作開始前に機器本体２の周囲の障害物の位置がある程度認識でき、掃除動作開始後の障害物の回避動作を円滑に行うことができる。
【００５７】
続いて、制御部４３は、前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が無ければ（＃３でＮＯ）、そのときの機器本体２の位置（すなわち掃除の開始操作時に置かれたときの位置）を掃除開始位置とし、そのときの機器本体２の正面が向いている方向（すなわち掃除の開始操作時に置かれたときの方向）を掃除開始方向とする（＃４）。一方、前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角領域内に障害物が有れば（＃３でＹＥＳ）、その障害物を回避するように機器本体２を走行させ（＃５）、障害物回避後の機器本体２の位置を掃除開始位置とし、障害物回避後の機器本体２の正面が向いている方向を掃除開始方向とする（＃６）。
【００５８】
その後、制御部４３は、サブブラシモータ３３、メインブラシモータ３４、ゴミ吸引用モータ３５を駆動して、ゴミの集塵動作を開始させ（＃７）、また、左車輪モータ３１及び右車輪モータ３２を駆動して、機器本体２を掃除開始位置から掃除開始方向に直進走行させて（＃８）、掃除動作を実行する（＃９）。掃除動作では、上述のように、いわゆるジグザグ走行、障害物の周囲に沿っての走行、多くのゴミが密集して落ちている領域における螺旋状の走行等を行いながら床６０を掃除する。
【００５９】
このように、自律走行ロボットクリーナー１によれば、掃除動作開始前に機器本体２をその位置で１回転させることにより、左段差センサ１３及び右段差センサ１４によって、掃除動作開始前の前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域に障害物が存在するか否かが確認される。そして、前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域に障害物が存在する場合は、その障害物を回避して掃除動作が開始される。
【００６０】
従って、掃除動作開始時に前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域に例えば本等の背の低い障害物が存在しても、その障害物への衝突や乗り上げを未然に防止できる。また、掃除動作開始時に前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域に例えば下りの階段等の障害物が存在しても、その階段等から転落する事故を未然に防止できる。これにより、走行不能に陥ることがなく、掃除動作を円滑に行うことができる。さらに、機器本体２をその位置で１回転させるため、機器本体２の全周囲の障害物を検出でき、掃除動作開始時に前方の障害物を回避する際に、機器本体２の側方や後方の障害物へ衝突したり乗り上げることがなく、機器本体２の側方や後方の階段から転落することもない。
【００６１】
しかも、機器本体２の側方の障害物を検出するための左段差センサ１３及び右段差センサ１４を用いて前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域の障害物を検出するようにしているので、死角領域検出用のセンサを別途設ける必要がなく、自律走行に必要なセンサを少ない個数に抑えることができ、低コストである。
【００６２】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域に障害物が存在す場合、必ずしも障害物を回避するように走行させる必要はなく、走行を開始せずに「置き場所を変えてください」「向きを変えてください」等のメッセージを表示するようにしてもよい。前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域の障害物を検出の際の機器本体２の回転は、１回転（３６０°回転）に限られず、例えば、機器本体２をその位置で左右に９０°ずつ回転させる等、左段差センサ１３の検出領域Ｒ４又は右段差センサ１４の検出領域Ｒ５が前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域を走査できればよい。また、掃除動作開始前に限られず、障害物回避のための旋回時に、左段差センサ１３及び右段差センサ１４から得られる出力を基に前方センサ１２ａ〜１２ｃの死角となる領域の障害物を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る自律走行ロボットクリーナーの概略構成を示す平面図、（ｂ）は同一部破断した側面図。
【図２】同ロボットクリーナーの正面図。
【図３】同ロボットクリーナーの電気的ブロック構成図。
【図４】同ロボットクリーナーの障害物の検出領域を説明する斜視図。
【図５】同ロボットクリーナーの前方センサの死角領域に障害物が存在する状態を説明する斜視図。
【図６】同ロボットクリーナーの掃除動作制御処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１    自律走行ロボットクリーナー
２    機器本体
３    左車輪
４    右車輪
５    前車輪
６    サブブラシ
７    メインブラシ
８    ローラ
９    吸引ノズル
１０    ダストボックス
１１    吸引用ファン
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ    前方センサ
１３    左段差センサ
１４    右段差センサ
１５    天井センサ
１９    操作部
３１    左車輪モータ
３２    右車輪モータ
３６    加速度センサ
３７    走行距離算出部
３８    地磁気センサ
３９    走行方向判定部
４１    地図情報メモリ
４３    制御部
５０    壁
５１    本
６０    床
【図１】
2005216022.tif 000003
【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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