(57)【要約】【課題】  本体の状態を正確に検出して本体の横転を未然に防止し、清掃作業を安定かつ効率的に実行することが可能な自走式掃除機を提供する。【解決手段】  加速度センサ８は、本体１の中央線上に配置され、互いに直交する３軸方向の加速度（ａｘ，ａｙ，ａｚ）をそれぞれ検知し、判断処理手段９に出力する。判断処理手段９は、ｚ軸方向の加速度ａｚに一定の閾値を設け、この閾値を下回るときには、本体１の傾斜角がある臨界角を超えて横転する可能性ありと判断する。判断処理手段９は、走行操舵手段２を制御して、本体１の傾斜角を減少させる、すなわちｚ軸方向の加速度ａｚを増加させるための回避動作（たとえば、本体１を所定の距離後進させて反転する）を行ない、本体１の横転を未然に防止する。【選択図】        図１
2005211462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面を集塵する清掃手段と、
本体を自走させる走行操舵手段と、
前記本体の加速度を検知する加速度検知手段と、
前記加速度検知手段からの加速度信号に応答して、前記清掃手段および走行操舵手段を制御する判断処理手段とを備え、
前記判断処理手段は、
前記本体の複数の状態にそれぞれ対応する複数の前記加速度信号の出力波形を記憶する記憶手段と、
計数手段と、
前記加速度信号の出力波形と記憶する前記複数の加速度信号の出力波形とを照合して前記本体の状態を判断し、前記走行操舵手段および前記清掃手段を制御する手段とを含み、
前記本体に垂直方向の加速度信号の出力波形に連続して現われた２回の衝撃について、先行の衝撃から所定の範囲期間内に後続の衝撃が生じたことを検出して、前記本体が敷居を通過したと判断し、前記走行操舵手段により前記本体を後退させる、自走式掃除機。
【請求項２】
床面を集塵する清掃手段と、
本体を自走させる走行操舵手段と、
前記本体の加速度を検知する加速度検知手段と、
前記加速度検知手段からの加速度信号に応答して、前記清掃手段および走行操舵手段を制御する判断処理手段とを備え、
前記判断処理手段は、前記加速度信号の出力波形に基づいて前記本体の状態を判断する、自走式掃除機。
【請求項３】
前記判断処理手段は、前記本体の複数の状態にそれぞれ対応する複数の前記加速度信号の出力波形を記憶する記憶手段を含み、前記加速度信号の出力波形と記憶する前記複数の加速度信号の出力波形とを照合して、前記本体の状態を判断する、請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
前記判断処理手段は、前記本体に垂直方向の加速度信号と所定の閾値との大小を比較し、比較結果において前記本体に垂直方向の加速度信号が前記閾値よりも小さいときには、前記本体に垂直方向の加速度信号を増加させる制御信号を前記走行操舵手段に対して出力し、
前記走行操舵手段は、前記制御信号に応じた動作を実行する、請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
前記走行操舵手段は、前記制御信号に応じて前記本体を１８０°回転させる、請求項４に記載の自走式掃除機。
【請求項６】
前記走行操舵手段は、前記制御信号に応じて前記本体を所定の距離後進させて回転させる、請求項４に記載の自走式掃除機。
【請求項７】
前記走行操舵手段は、前記制御信号に応じて前記本体に垂直方向の加速度信号が増加する方向に前記本体を回転させる、請求項４に記載の自走式掃除機。
【請求項８】
前記所定の閾値は、前記本体が傾斜して横転する直前における前記本体に垂直方向の加速度信号の絶対値よりも小さいとする、請求項４から７のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項９】
前記判断処理手段は、計数手段をさらに含み、前記本体に垂直方向の加速度信号の出力波形に連続して現われた２回の衝撃について、先行の衝撃から所定の範囲期間内に後続の衝撃が生じたことを検出して、前記本体が敷居を通過したと判断し、前記走行操舵手段により前記本体を後退させる、請求項３に記載の自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自走式掃除機に関し、より特定的には、本体の状態を検出あるいは横転を防止する機能を備えた自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、清掃機器に走行操舵手段や移動制御手段を付加し、２次電池を搭載してコードレスで自動的に清掃を行なう自走式掃除機が開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
図９は、たとえば特許文献１に記載される、従来の自走式掃除機の側面図である。
【０００４】
図９を参照して、自走式掃除機は、清掃手段として、本体底部に配した床ノズル２０と、集塵室２２と、フィルタ２３と、電動送風機２４とを備える。
【０００５】
自走式掃除機は、走行操舵手段である駆動輪２５および従輪２６と、移動時に障害物を検知する障害物検知手段である測距センサ４２と、位置を認識する位置認識手段であるジャイロセンサ（図示せず）とをさらに備える。
【０００６】
自走式掃除機は、測距センサ４２によって清掃場所の周囲壁までを測距すると、これに沿って移動しながら図示しないジャイロセンサによって清掃領域を認識し、この領域内を障害物を回避しながら自律移動して領域全体を清掃する。
【０００７】
ここで、清掃場所によっては、自走領域内に階段や敷居等の段差を含むことから、清掃作業中に自走式掃除機本体１０が横転する場合があり、作業の中断あるいは本体１０が損傷するといった問題があった。
【０００８】
そこで、本体１０の横転を防止するために、従来の自走式掃除機には、段差を事前に検知するための段差検知手段がさらに搭載される。これにより、自走式掃除機は、段差を検知すると走行を停止して、障害物検知手段と同様の処理によって段差を回避する。
【０００９】
段差検知手段は、詳細には、図９に示すように、本体１０の底部に設けられた可動体２７と、下端にローラー２８ａ，２８ｂがそれぞれ取付けられた検知子３０ａ、３０ｂと、マイクロスイッチ等からなるスイッチ手段３２ａ，３２ｂと、保持レバー３４、レバー軸３５およびレバーワイヤー３６からなる保持機構と、走行制御装置４０とを含む。
【００１０】
可動板２７は、本体１０の前後方向に水平に配置され、後端部が本体１０に取付けられた支持台３８に支持軸３９により軸着され、上下方向に摺動自在となっている。
【００１１】
検知子３０ａは、下端にローラーが取付けられて軸受２９ａで支持されており、可動体２７に対して摺動自在となっている。検知子３０ａの上端には突起体３１ａが設けられ、検知子３０ａの下方摺動時にスイッチ手段３２ａを作動させる。
【００１２】
さらに、保持レバー３４、レバー軸３５およびレバーワイヤー３６は、可動体２７を上方に保持する保持機構を構成する。
【００１３】
以上の構成において、本体１０が平面上を走行しているときには、検知子３０ａが可動体２７に対して上方に摺動した状態で床面上に支持されている。
【００１４】
これに対して、本体１０が走行中に凹部段差に近づいて、ローラー２８ａが段差に差し掛かると可動体２７は床面上の支持を失い、一定角度以上では回動できずに止まった状態となる。このとき、ローラー２８ａが落込むと検知子３０ａが可動体２７に対して下方に摺動し、突起体３１ａがスイッチ手段３２ａを作動させる。スイッチ手段３２ａは、走行制御手段４０に接続されており、スイッチ手段３２ａが作動すると、障害物検知手段が作動した場合と同様の処理をして、本体１０は走行を停止し段差を回避する動作を行なう。
【００１５】
一方、従輪２６が凸部段差に乗り上げて本体１０の前方が持ち上がった場合には、可動体２７が下方に回動するので、検知子３０ａはローラー２８ａを介して床面上に当接し、検知子３０ａが可動体２７に対して上方に摺動した状態で床面上に支持されるため、スイッチ手段３２ａが作動せず誤動作を回避することができる。
【特許文献１】特開平７−７９８９０号公報
【特許文献２】特開２０００−３５３０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
先述のように、従来の自走式掃除機では、走行床面上に凹部段差がある場合には、検知子３０ａと連動するスイッチ手段３２ａでこれを検知できる。一方、凸部段差に対しては、本体１０の前方が持ち上がったとしてもスイッチ手段３２ａが作動しない。
【００１７】
これによれば、走行床面上のわずかな凸部段差に対しては、本体１０が停止せず清掃作業を継続することができるが、凸部段差が大きい場合には、本体１０の前方が段差に乗り上げることにより平衡状態が失われ、本体１０が横転する危険性がある。
【００１８】
また、一般家庭においては、清掃の対象である部屋とこれに隣り合う部屋との間には敷居が介在するが、敷居の構造によっては、凸凹部段差が可動体２７の摺動範囲よりも小さければ検知されず、本体１０が清掃対象の部屋から出ていってしまう不具合が起こりうる。従来の自走式掃除機では、本体１０が清掃作業中に対象の部屋から出て行ってしまうことを避けるために、隣り合う部屋との境界にバーチャルウォール等を配置して、本体１０に搭載されたセンサによって境界を検知させる構成が採用されている。
【００１９】
従来の自走式掃除機では、以上のように複数の部位からなる段差検知手段によって本体上下方向の変動を検知する以外にも、障害物との衝突を回避するための障害物検知手段やバーチャルウォール等の付属品など、目的に応じた検知手段が複数種類となることから、装置規模が増大するとともに、製品コストがかさんでしまう要因となっていた。
【００２０】
それゆえ、この発明の目的は、本体の横転を未然に防止する機能を簡易かつ低コストに実現できる自走式掃除機を提供することである。
【００２１】
この発明の別の目的は、本体の状態を正確に検出して、清掃作業を安定かつ効率的に実行することが可能な自走式掃除機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明のある局面によれば、床面を集塵する清掃手段と、本体を自走させる走行操舵手段と、本体の加速度を検知する加速度検知手段と、加速度検知手段からの加速度信号に応答して、清掃手段および走行操舵手段を制御する判断処理手段とを備えた自走式掃除機であって、判断処理手段は、本体の複数の状態にそれぞれ対応する複数の加速度信号の出力波形を記憶する記憶手段と、計数手段と、加速度信号の出力波形と記憶する複数の加速度信号の出力波形とを照合して本体の状態を判断し、走行操舵手段および清掃手段を制御する手段とを含み、本体に垂直方向の加速度信号の出力波形に連続して現われた２回の衝撃について、先行の衝撃から所定の範囲期間内に後続の衝撃が生じたことを検出して、本体が敷居を通過したと判断し、走行操舵手段により本体を後退させる。
【００２３】
この発明のある局面によれば、床面を集塵する清掃手段と、本体を自走させる走行操舵手段と、本体の加速度を検知する加速度検知手段と、加速度検知手段からの加速度信号に応答して、清掃手段および走行操舵手段を制御する判断処理手段とを備えた自走式掃除機であって、判断処理手段は、加速度信号の出力波形に基づいて本体の状態を判断する。
【００２４】
好ましくは、判断処理手段は、本体の複数の状態にそれぞれ対応する複数の加速度信号の出力波形を記憶する記憶手段を含み、加速度信号の出力波形と記憶する複数の加速度信号の出力波形とを照合して、本体の状態を判断する。
【００２５】
この発明の別の局面によれば、判断処理手段は、本体に垂直方向の加速度信号と所定の閾値との大小を比較し、比較結果において本体に垂直方向の加速度信号が閾値よりも小さいときには、本体に垂直方向の加速度信号を増加させる制御信号を走行操舵手段に対して出力し、走行操舵手段は、制御信号に応じた動作を実行する。
【００２６】
好ましくは、走行操舵手段は、制御信号に応じて本体を１８０°回転させる。
【００２７】
好ましくは、走行操舵手段は、制御信号に応じて本体を所定の距離後進させて回転させる。
【００２８】
好ましくは、走行操舵手段は、制御信号に応じて本体に垂直方向の加速度信号が増加する方向に本体を回転させる。
【００２９】
より好ましくは、所定の閾値は、本体が傾斜して横転する直前における本体に垂直方向の加速度信号の絶対値よりも小さいとする。
【００３０】
この発明の別の局面によれば、判断処理手段は、計数手段をさらに含み、本体に垂直方向の加速度信号の出力波形に連続して現われた２回の衝撃について、先行の衝撃から所定の範囲期間内に後続の衝撃が生じたことを検出して、本体が敷居を通過したと判断し、走行操舵手段により本体を後退させる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明のある局面によれば、本体の横転を未然に防止することにより、本体の損傷や清掃作業の中断を回避することができ、本体の安全性と作業効率性とを確保することができる。
【００３２】
この発明の別の局面によれば、本体の状態を検出するための複数種類のセンサを１つの加速度センサに集約することができ、製品コストの低廉化を図ることができる。
【００３３】
この発明の別の局面によれば、加速度センサを用いて敷居を検出する構成とすることにより、清掃作業の精度を上げるとともに、付属品等の追加を不要として装置構成を簡易かつ低廉なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【００３５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う自走式掃除機の側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【００３６】
図１（ａ）を参照して、自走式掃除機は、清掃手段としての回転ブラシ３および吸引モーター４と、走行操舵手段としての駆動輪２とを備える。
【００３７】
自走式掃除機は、自走式掃除機全体を制御する部位である判断処理手段９をさらに備える。判断処理手段９は、たとえばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ；microprocessor unit）で構成される。
【００３８】
このような構成において、清掃手段および走行操舵手段は、判断処理手段９からの指示に応じて駆動する。各手段の機能は、図９に示す従来の自走式掃除機におけるものとそれぞれ同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３９】
自走式掃除機は、さらに、図１（ｂ）に示すように、障害物検知手段としての人体センサ５ａ〜５ｄおよび近接センサ６と、位置認識手段としての地磁気センサ７とを備える。
【００４０】
人体センサ５ａ〜５ｄは、本体１の前後面に１対（５ａ，５ｃ）と左右面に１対（５ｂ，５ｄ）との計４個が配される。人体センサ５ａ〜５ｄは、たとえば焦電センサで構成される。焦電センサとは、圧電性結晶の一部を熱したときに表面に電荷が現われるという焦電効果を利用したものであり、人体から放射される波長１０μｍ付近のエネルギーを検出する。図１の構成において、人体センサ５ａ〜５ｄの各々は、配置方向を中心として±４５°の検知範囲に侵入した人体を検知する。
【００４１】
地磁気センサ７は、地磁気の検出に用いられるセンサであり、自走掃除機の進路の方位（以下、清掃方位角とも称する）を知ることができる。通常運転において、自走式掃除機は、地磁気センサ７からの検出信号を位置情報として自立的に走行する。
【００４２】
近接センサ６は、障害物が接近してきたときの位置を検出するためのセンサであり、本体の進行方向に対して、水平面から斜め４５°上方に向けて配置される。この近接センサ６によって、本体１の進路に現われた障害物を検知して当該障害物との距離を測定する。近接センサ６は、たとえば図１（ｂ）に示すように、本体１の進行方向に対して垂直に配された一対のパッシブセンサで構成される。一対のパッシブセンサの各々は、複数個のパッシブセンサ素子（図示せず）が配列されてなり、素子数に比例した検知範囲を有する。この構成において、近接センサ６は、一対のパッシブセンサで障害物のコントラストを検知し、各パッシブセンサ上に投影される障害物の視差から生じる位置のずれをもとに障害物との距離を求める。
【００４３】
自走式掃除機はさらに、本体１の走行方向／走行速度確認手段および傾斜角検出手段としての加速度センサ８を備える。
【００４４】
加速度センサ８は、走行速度および走行方向の確認手段となる他に、例えば特開平９−５１０４号公報に記載されているように、空中、地上、地下、水中などを移動する物体に搭載され、当該物体の３次元姿勢角の測定において、角速度センサの計測値から算出された３次元姿勢角を重力加速度ベクトルによって補正する機能をも有する。本実施の形態では、この加速度センサを自走式掃除機に搭載し、本体１が床面と垂直方向に対して傾斜する度合いを検出することを可能とする。なお、従来の自走式掃除機には、加速度センサは搭載されておらず、この点において、本実施の形態に係る自走式掃除機は、従来のものとは異なる。
【００４５】
詳細には、加速度センサ８は、本体１の中央線上に配置される。加速度センサ８は、互いに直交する３軸（ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸）方向の加速度（ａｘ，ａｙ，ａｚ）をそれぞれ検知する。加速度センサ８は、各軸方向の加速度の変化を電気信号として出力する。加速度センサ８の出力信号は、判断処理手段９に伝達される。
【００４６】
図２は、本発明の実施の形態の原理を説明するための概略図である。
【００４７】
図２を参照して、加速度センサ８は、本体１の中央線上に配され、本体１に水平かつ互いに直交する２方向を（ｘ軸，ｙ軸）とし、本体１の垂直方向を（ｚ軸）として、各軸の加速度を検知する。
【００４８】
図２（ａ）は、通常の清掃作業において得られるｚ軸方向の加速度ａｚの検出値である。本体１が床面上を走行しているときには、ｚ軸方向の加速度ａｚは、重力加速度ｇ（＝９．８ｍ／ｓ２）を検知して一定値を示すことが分かる。
【００４９】
ここで、図２（ｂ）に示すように、本体１が傾斜した場合を考える。この場合は、ｚ軸方向の加速度成分ａｚが減少する一方で、ｘ軸およびｙ軸方向の加速度成分ａｘ，ａｙが増加することになる。詳細には、床面と垂直方向に対する本体１の傾斜角をθ（０°≦θ≦９０°）とすると、ｚ軸方向の加速度ａｚと重力加速度ｇとの間には、ａｚ＝ｇ・ｃｏｓθが成り立つ。したがって、ｚ軸方向の加速度ａｚを検知すれば、本体１の傾き具合を知ることができる。
【００５０】
そこで、このｚ軸方向の加速度ａｚに一定の閾値を設け、この閾値を下回るときには、本体１の傾斜角がある臨界角を超えて横転する可能性ありと判断する。このとき、本体１の傾斜角を減少させる、すなわちｚ軸方向の加速度ａｚを増加させるための回避動作を行なえば、横転を未然に防止することができる。
【００５１】
ここで、臨界角とは、本体１の傾斜が進むことによって、その重心が移動してしまう限界となるときの傾斜角をいう。ｚ軸方向の加速度ａｚの閾値は、本体１の傾斜角が臨界角より幾分小さいときの加速度ａｚの大きさに設定される。これにより、閾値を基準として、本体１の横転可能性を事前に察知することができる。
【００５２】
次に、本体１が横転する可能性ありと判断した場合の回避動作について説明する。回避動作には、ｚ軸方向の加速度ａｚを増加する、すなわち本体１の傾斜角を０°に戻すための手段として、以下に示す３通りの動作が挙げられる。
【００５３】
図３は、第１の回避動作を説明するためのフロー図である。
【００５４】
図３を参照して、自走式掃除機は、床面上を走行しながら、清掃作業を実行している（ステップＳ０１）。このとき、本体１内部の加速度センサ８は、３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）それぞれの加速度成分（ａｘ，ａｙ，ａｚ）を検知して出力する（ステップＳ０２）。
【００５５】
これらの出力値は、判断処理手段９に入力される。判断処理手段９は、ｚ軸方向の加速度ａｚと予め設定された閾値とを比較する（ステップＳ０３）。
【００５６】
ステップＳ０３において、ｚ軸方向の加速度ａｚが閾値よりも小さいときには、判断処理手段９は、本体１が傾斜状態にあって横転する可能性ありと判断する。そこで、判断処理手段９は、ｚ軸方向の加速度ａｚが増加するように、走行操舵手段を用いて本体１をその場で１８０°回転させる（ステップＳ０４）。これにより、本体１の傾斜角が減少して横転を回避することができる。
【００５７】
一方、ステップＳ０３において、ｚ軸方向の加速度ａｚが閾値よりも大きいときには、判断処理手段９は、本体１は正常動作が可能であると判断して清掃作業を続行する。作業に並行して、判断処理手段９は、ステップＳ０２に戻って常時加速度センサ８の出力値を監視し、本体１の傾斜角をから横転可能性を判断する。
【００５８】
図４は、第２の回避動作を説明するためのフロー図である。
【００５９】
図４に示す回避動作のうちのステップＳ１１〜Ｓ１３において、自走式掃除機は、図３のステップＳ０１〜Ｓ０３と同様に床面を走行して清掃作業を行なうとともに、常時加速度センサ８によって本体１の傾斜角を検知する。さらに、判断処理手段９は、ｚ軸方向の加速度ａｚと閾値とを比較して、比較結果から本体１の横転可能性を判断する（ステップＳ１３）。
【００６０】
ここで、ｚ軸方向の加速度ａｚが閾値以下となった場合、判断処理手段９は、走行操舵手段を用いて本体１を一定距離後進させる（ステップＳ１４）。この動作によって、本体１は、傾斜する原因となった段差等から退避される。なお、一定距離とは、本体１が回避動作後に走行を再開した際に当該段差等に再度乗り上げることのないよう、十分な距離に設定される。
【００６１】
続いて、判断処理手段９は、後進後の位置において、走行操舵手段により本体１を１８０°回転させた後（ステップＳ１５）、再びステップＳ１２に戻って本体１の傾斜角を検知しながら清掃作業を継続する。
【００６２】
図５は、第３の回避動作を説明するためのフロー図である。図５において、通常走行時の加速度検出動作（ステップＳ２１〜Ｓ２３に相当）については、図３および図４で説明したものと同様であることから、詳細な説明は省略する。以下に、ｚ軸方向の加速度ａｚが閾値以下となったとき（ステップＳ２３）の回避動作について説明する。
【００６３】
ステップＳ２３においてｚ軸方向の加速度ａｚが閾値以下のとき、すなわち本体１が横転する可能性があると判断したときには、判断処理手段９は、ｚ軸方向の加速度ａｚが増加する方向を検索し、本体１の進行方向をこの方向に変更する。詳細には、判断処理手段９は、走行操舵手段を用いて本体１をｎ°ずつ（ｎ＝３６０°／ｍ；ｍはステップ数）回転させて（ステップＳ２４）、１回転ごとに本体１を一定距離だけ直進させる（ステップＳ２５）。
【００６４】
次に、直進後においてｚ軸方向の加速度ａｚを検出し、ステップＳ２２にて検出したｚ軸方向の加速度ａｚよりも増加しているか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００６５】
ステップＳ２６において新たなｚ軸方向の加速度ａｚの検出値が増加しているときには、判断処理手段９は、本体１の傾斜が軽減されたものと判断して、ステップＳ２２に戻り、清掃作業を再開するとともに加速度センサでの検知動作を継続する。
【００６６】
一方、ステップＳ２６において、新たなｚ軸方向の加速度ａｚが先の検出値よりも増加していないときには、一定距離を後進して元の位置に戻り（ステップＳ２７）、さらに、本体１をｎ°回転させて一定距離を直進し(ステップＳ２４，Ｓ２５）、ｚ軸方向の加速度ａｚが増加したか否かを判断する（ステップＳ２６）。ステップＳ２４〜Ｓ２６に示す一連の動作は、ｚ軸方向の加速度ａｚが増加したことが確認されるまで、回転角を変えながら繰返して行なわれる。最終的にｚ軸方向の加速度ａｚが増加したことが検出されると、ステップＳ２２に戻り、清掃作業と加速度検知動作とを再開する。
【００６７】
以上に述べた第１〜第３の回避動作は、いずれも本体１の横転可能性を検知して未然に回避し、回避後において清掃作業を継続することを特徴とする。この点において、障害物や段差を検知すると本体を停止あるいは迂回させるという従来の自走式掃除機に対して、作業効率が高いといえる。
【００６８】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、本体中央に搭載した加速度センサによって本体の傾斜角を検知し、検知した傾斜角から横転の可能性を判断する構成とすることにより、本体の横転を未然に防止することができる。
【００６９】
さらに、従来の自走式掃除機において段差検知手段を構成する複数個のセンサを単一の加速度センサに集約することができ、装置規模を小型化できるとともに製品コストの低廉化を図ることができる。
【００７０】
［実施の形態２］
先の実施の形態では、加速度センサにおけるｚ軸方向の加速度ａｚの変化から本体の横転可能性を検出する手段について提案した。ｚ軸方向の加速度ａｚは、本体の傾斜に伴なって減少するのみならず、本体の状態の変化に応じて多様に変動するという知見を得ている。そこで、本実施の形態では、加速度センサの出力から本体の状態を検出する構成について提案する。
【００７１】
図６は、図１の加速度センサ８から出力されるｚ軸方向の加速度ａｚの波形図である。本図の（ａ）〜（ｆ）に示す波形は、本体１が外部からの作用によって動作状態が変化した際に得られたものである。以下にそれぞれの作用について説明する。
【００７２】
図６（ａ）は、通常動作時において検出されるｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形である。図から明らかなように、通常の走行動作では、ｚ軸方向の加速度ａｚは重力加速度ｇに等しい一定値を保つ。
【００７３】
図６（ｂ）は、本体１が横転したときのｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形である。先の実施の形態で述べたように、本体１の傾斜にともなって重力加速度ｇのｚ軸方向成分が減少し、横転によって最終的には０レベルを示す。
【００７４】
図６（ｃ）は、本体１が反転したときのｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形である。本体１が外部からの作用によって反転したときには、ｚ軸方向の加速度ａｚは図６（ａ）の波形を反転させたものに等しくなる。
【００７５】
図６（ｄ）は、本体１が持上げられたときのｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形である。本体１が持上げられたときには、持上げられる期間ｔにおいてｚ軸方向に加速されることから、図に示すように、ｚ軸方向の加速度ａｚには当該期間ｔにおいて変動する波形が得られる。
【００７６】
図６（ｅ）は、本体１が障害物と衝突したときのｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形である。衝突によって本体１に衝撃が加わると、ｚ軸方向の加速度ａｚには、短期間に急峻な変化が現われる。なお、衝突の場合は、ｘ軸およびｙ軸方向の加速度ａｘ，ａｙの出力波形においても、本図のような急峻な変動が観測される。
【００７７】
図６（ｆ）は、本体１が落下したときのｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形である。落下運動中において本体１に搭載される加速度センサは、慣性の法則が成立していわゆる無重力状態となるため、ｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形には０レベルの信号が現われる。
【００７８】
以上のように、加速度センサ８の出力波形には、本体１の状態に応じた変動が現われることから、この出力波形を判断処理手段９によって監視し、音声等によって本体１の異常を報知する構成とすれば、遠隔に位置するユーザにおいても本体１の状況を把握することができ、早急な対応が可能となる。
【００７９】
図７は、図６に示す加速度センサ８の出力波形に基づく本体１の状態検出動作を説明するためのフロー図である。
【００８０】
図７を参照して、判断処理手段９は、清掃作業に並行して加速度センサ８からの出力波形を取得する（ステップＳ３０）。加速度センサ８は、独立した３軸方向のそれぞれの加速度（ａｘ，ａｙ，ａｚ）を出力する。
【００８１】
判断処理手段９は、得られた加速度の出力波形から本体１の状態を検出する（ステップＳ３１）。詳細には、図６（ａ）〜（ｅ）の出力波形は、判断処理手段９内部の記憶回路に予め格納されている。判断処理手段９は、得られた加速度センサ８の出力波形と図６（ａ）〜（ｆ）に示す出力波形とを照合して、本体１がいずれの状態にあるかを判断する。
【００８２】
ここで、出力波形に図６（ｅ）に示すような急峻な変動が見られたときには（ステップＳ３２）、判断処理手段９は、本体１が障害物と衝突したと判断して、走行操舵手段に対して障害物を回避する動作を行なうよう指示する（ステップＳ３３）。
【００８３】
あるいは、出力波形に図６（ｃ）に示すような反転が生じたときには（ステップＳ３４）、判断処理手段９は、本体１が反転したと判断して、音声やディスプレイなどの表示手段によってユーザに反転を報知する（ステップＳ３５）。さらに、作業の続行が不能であると判断して、走行操舵手段および清掃手段を停止する（ステップＳ３６）。
【００８４】
ステップＳ３１において、出力波形に図６（ｄ）に示すような一定期間の変動が見られたときには、判断処理手段９は、本体１が持上げられたと判断し、清掃作業を停止すべく、走行操舵手段および清掃手段を停止する（ステップＳ３８）。
【００８５】
なお、上記に示した衝突、反転および持上げ以外の状態についても同様に、判断処理手段９は、表示手段を用いてユーザにその旨を報知する。これにより、ユーザは、遠隔においても自走式掃除機の状態を知ることができ、状態の変化に迅速に対応することができる。
【００８６】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、本体の状態を簡易に検知し、かつ対処することができるため、作業効率を上げることができる。
【００８７】
さらに、自走式掃除機に起こりうる複数の状態に各々対応して配されていた複数の検知手段を単一の加速度センサに集約することができるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００８８】
［実施の形態３］
以上のように、本発明に係る自走式掃除機によれば、加速度センサの出力波形の変動から本体の状態を検出することができるとともに、その検出結果から本体の横転を未然に防止することができる。本実施の形態では、さらに、この加速度センサの出力波形を監視することによって本体の走行機能を制御し、作業精度を向上させる構成について提案する。
【００８９】
自走式掃除機は、通常、清掃の対象となる部屋において、走行操舵手段により自走しながら清掃手段によって清掃作業を行なう。ここで、清掃対象の部屋と当該部屋に隣接する部屋との境界には、戸や障子等を開閉するための溝が形成された敷居が配される。従来の自走式掃除機では、段差検知手段によって敷居と障害物とを識別することができないことから、作業中に戸が開いた状態であれば、本体が敷居を乗り越えて清掃対象の部屋から出て行ってしまう場合があり、作業の精度および作業効率を低下させる一因となっていた。
【００９０】
そこで、本実施の形態に係る自走式掃除機は、加速度センサの出力波形を用いて敷居を正確に検知して本体の走行動作を制御する構成とする。本構成によれば、作業中に本体が清掃対象の部屋から出て行くことを阻止することができる。
【００９１】
図８は、実施の形態３に従う自走式掃除機の走行制御動作を説明するためのフロー図である。なお、本実施の形態に従う自走式掃除機の構成は、図１で説明したものと同様である。詳細には、加速度センサ８は、本体１の走行中において、独立した３軸方向の加速度を常に検出し、検出結果を判断処理手段９に出力する。判断処理手段９は、加速度センサ８の出力波形の変動から本体１の状態を判断し、判断結果に応じて走行操舵手段および清掃手段を指示する。
【００９２】
図８を参照して、最初に、判断処理手段９は、ｚ軸方向の加速度ａｚの出力波形において急峻な変動を検出したものとする（ステップＳ４０）。判断処理手段９は、この床面からの衝撃を第１回目の衝撃とし、第１回目の衝撃を起算点として、内包する計数手段により計時動作を行なう。
【００９３】
次に、判断処理手段９は、第１回目の衝撃から所定の範囲時間内に再び床面からの衝撃が起こるか否かを判定する（ステップＳ４１）。ここで、所定の範囲時間は、清掃対象となる部屋に配された敷居の形状（幅など）と本体１の走行速度とに基づいて、予めユーザによって設定され、判断処理手段９内部の記憶手段に格納されている。
【００９４】
ステップＳ４１において、再び加速度センサ８の出力波形に衝撃が検出された場合であって、この第２回目の衝撃が所定の範囲時間内に起きたときには、判断処理手段９は、本体１が敷居を跨いだと判断する（ステップＳ４２）。
【００９５】
この場合は、判断処理手段９は、本体１が清掃対象の部屋の外部に出てしまうおそれがあると判断し、走行操舵手段により本体１を後進させて敷居を回避する（ステップＳ４８）。
【００９６】
ステップＳ４１において、再び床面からの衝撃を検出した場合であって、第２回目の衝撃が所定の範囲時間内ではないときには、判断処理手段９は、さらに第２回目の衝撃が範囲時間よりも早いか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【００９７】
ここで、第２回目の衝撃が所定の範囲時間よりも早く起きたときには、判断処理手段９は、本体１が比較的小さい障害物を乗り越えたと判断し（ステップＳ４４）、そのまま清掃作業を継続する（ステップＳ４７）。
【００９８】
一方、第２回目の衝撃が所定の範囲時間よりも遅く起きたときには、判断処理手段は、本体１が乗り越えた障害物が敷居ではないと判断して（ステップＳ４６）、そのまま清掃作業を継続する（ステップＳ４７）。
【００９９】
また、第２回目の衝撃が所定の範囲時間内および範囲時間外のいずれにおいても検出されなかったときには、判断処理手段９は、計数手段をリセットするとともに、清掃作業を継続する（ステップＳ４７）。
【０１００】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、床面からの衝撃を所定の間隔を隔てて２回検出した場合はそこが敷居であると判定し、敷居を乗り越えずに元に戻るように動作するため、清掃作業中に本体が清掃対象の部屋から出て行くことなく、高い作業精度と作業効率とを実現することができる。
【０１０１】
さらに、従来の自走式掃除機に装備されていたバーチャルウォール等の付属品を必要としないことから、装置構成を簡易かつ低廉なものとすることができる。
【０１０２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】この発明の実施の形態１に従う自走式掃除機の側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態の原理を説明するための概略図である。
【図３】第１の回避動作を説明するためのフロー図である。
【図４】第２の回避動作を説明するためのフロー図である
【図５】第３の回避動作を説明するためのフロー図である
【図６】加速度センサから出力されるｚ軸方向の加速度ａｚの波形図である。
【図７】図６の出力波形に基づく本体の状態の検出動作を説明するためのフロー図である。
【図８】実施の形態３に従う自走式掃除機の走行制御動作を説明するためのフロー図である。
【図９】たとえば特許文献１に記載される、従来の自走式掃除機の側面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１，１０  本体、２  駆動輪、３  回転ブラシ、４  吸引モーター、５ａ〜５ｄ  人体センサ、６  近接センサ、７  地磁気センサ、８  加速度センサ、９  判断処理手段、２０  床ノズル、２１  接続パイプ、２２  集塵室、２３  フィルタ、２４  電動送風機、２５  駆動輪、２６  従輪、２７  可動体、２８ａ，２８ｂ  ローラー、２９ａ，２９ｂ  軸受、３０ａ，３０ｂ  検知子、３１ａ，３１ｂ  突起体、３２ａ，３２ｂ  スイッチ手段、３４  保持レバー、３５  レバー軸、３６  レバーワイヤー、３７  ハンドル、３８  支持台、３９  支持軸、４０  走行制御装置、４１  電源、４２  測距センサ。
【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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