(57)【要約】【課題】  清掃走行中の不意な衝突の直後にも、障害物に接触することなく清掃走行を再開することができる自走式掃除機を提供する。【解決手段】  清掃走行中に本体１に物体が衝突すると、加速度センサ１１は通常の清掃走行時とは異なり、衝突による本体１の運動に応じた加速度情報を得る。この情報は制御部１０に入力され、制御部１０はこの情報に基づき本体１が物体に衝突したことを検出する。衝突を検出すると、制御部１０は駆動モータ８を制御して、本体１をその場で一回転させる。この際、非接触型センサ１２は周囲の状況を検知して、この検知情報を制御部１０に与える。制御部１０はこの検知情報に従い新たな障害物が存在すれば、この障害物をメモリ１３に記憶されているマッピングデータに反映させるとともに、この障害物を回避するように走行経路を補正する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴミを取り込んで収容する清掃手段と、本体を走行させる走行手段と、該走行手段および前記清掃手段を制御して、予め設定された走行経路に沿って走行しながら清掃を行させる制御手段とを備えた自走式掃除機において、
本体の移動を検知するとともに、本体の衝突を検知する衝突検知手段と、
本体の前方にのみ設置され、本体外の状況を検知する外部検知手段とを備え、
前記制御手段は、前記衝突検知手段が本体の衝突を検知した場合に、前記走行手段にて本体を回転させるとともに、前記外部検知手段により本体周囲の状況を検知し、前記走行経路を補正することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
ゴミを取り込んで収容する清掃手段と、本体を走行させる走行手段と、該走行手段および前記清掃手段を制御して、予め設定された走行経路に沿って走行しながら清掃を行させる制御手段とを備えた自走式掃除機において、
本体の衝突を検知する衝突検知手段と、
本体周囲の状況を検知する外部検知手段とを備え、
前記制御手段は、前記衝突検知手段が本体の衝突を検知した場合に、前記走行手段にて本体を回転させるとともに、前記外部検知手段により本体周囲の状況を検知し、前記走行経路を補正することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
前記外部検知手段は前記本体の前方にのみ設置されている請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
前記衝突検知手段は本体の移動を検知する請求項２または請求項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、予め記憶された走行経路を自動で走行しながら清掃を行う自走式掃除機、特に、清掃走行時に障害物が衝突した直後の復帰処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自走式掃除機は、床面上のゴミを吸い込むノズル、床面上のゴミをはね上げるブラシ、吸い込んだゴミを収容する集塵室、集塵室にゴミを導くための掃引ファンを有する清掃手段と、走行輪、走行輪を駆動するモータを有する走行手段とを備える。そして、自走式掃除機は、走行手段を制御することで指定された清掃領域内を予め記憶されている走行経路に従い本体を移動させながら、清掃手段を制御して床面を清掃する。
【０００３】
このような自走式掃除機には、本体に赤外線センサ等の非接触センサが備えられており、自走式掃除機は、障害物や目標物をこの非接触センサで検知しながら走行経路を算出して走行することで清掃領域内に存在する障害物に衝突することなく走行している（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３２８７２４公報
【特許文献２】特開平８−２６６４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前述の従来の自走式掃除機は、走行中に本体に向かって物体が移動してきた（例えば、ボールが飛んできた）場合に物体を検知して衝突を回避することは難しい。このため、通常本体に向かって物体が移動してきた場合には物体が本体に衝突する。そして、衝突した物体は本体で跳ね返り本体周囲に停止することがある。この場合、本体に衝突した物体は清掃領域内の新たな障害物となる。そして、この物体が本体の極近傍に存在する場合には、衝突直後の本体周囲の状況を正確に検知することができないまま、走行が再開され、本体が再度物体に衝突するという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、清掃走行中の不意な衝突の直後にも、この衝突した物体に再度接触することなく清掃走行を再開することができる自走式掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、ゴミを取り込んで収容する清掃手段と、本体を走行させる走行手段と、これら走行手段および清掃手段を制御して、予め設定された走行経路に沿って走行しながら清掃を行わせる制御手段とを備えた自走式掃除機において、本体の衝突を検知する衝突検知手段と、本体周囲の状況を検知する外部検知手段とを備え、衝突検知手段が本体の衝突を検知した場合、制御手段で、走行手段を用いて本体を回転させるとともに、外部検知手段を用いて本体周囲の状況を検知し、走行経路を補正することを特徴としている。
【０００７】
この構成では、本体に外部から物体が衝突すると衝突検知手段が物体の衝突方向、衝撃の大きさを検知する。制御手段はこの検知結果に基づき走行手段を介して本体周囲の物体の有無等の状況を検知する。ここで、本体周囲に衝突した物体が存在する場合には、制御手段はこの物体を新たな障害物として検出し、この新たな障害物に本体が接触しないように予め設定されている走行経路を補正を行う。そして、制御手段は走行手段を用いて新たな走行経路に従い清掃走行を再開する。
【０００８】
また、この発明の自走式掃除機は外部検知手段が本体の前方にのみ設置されていることを特徴としている。
【０００９】
この構成では、本体が物体に衝突した際に、前述のように本体は回転運動を行う。この際、本体前方に設置された外部検知手段の検知結果を１周分記憶しておくことで、結果的に本体周囲の全方位の状況が検知される。
【００１０】
また、この発明の自走式掃除機は、衝突検知手段が本体の移動を検知することを特徴としている。
【００１１】
この構成では、本体が物体と衝突した場合、物体の衝突による力が本体に加わるので、本体は、例えば、急激に走行速度が遅くなる等の通常清掃走行時とは異なる走行動作を行う。衝突検知手段はこの走行動作の変化を検出することで衝突を検知する。一方、通常清掃時にも本体は走行制御されているので、この走行制御による本体の移動についても衝突検知手段で検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、本体に衝突した物体が衝突後に本体周囲のどの位置に存在するかを検知することができるので、この物体を清掃領域内に存在する新たな障害物として検知し、この障害物を回避する経路に予め記憶されている走行経路を補正することができる。これにより、衝突後に走行を再開した場合に、この障害物に再び衝突することなく本体を走行させることができる。
【００１３】
また、この発明によれば、外部検知手段を前方に配置するだけで前述のような本体の全周囲の状況を検知することができるので、全方位方向に外部検知手段を配置する必要が無く、前述のように障害物に衝突した後再度この障害物に衝突することなく清掃走行を再開させることができる自走式掃除機を簡素な構造で構成できる。
【００１４】
また、この発明によれば、衝突検知手段で本体の移動を検知することができるので、別途、本体の移動を検出する手段を設ける必要が無く、前述のように障害物に衝突した後再度この障害物に衝突することなく自走清掃を再開させることができる自走式掃除機をさらに簡素な構造で構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る自走式掃除機について図を参照して説明する。
【００１６】
図１は本実施形態に係る自走式掃除機の概略構成を示す構成図である。
【００１７】
図１に示すように、自走式掃除機の本体１の後方下部の左右には、それぞれ駆動輪２が備えられ、これら駆動輪２にはそれぞれ駆動モータ８が接続されており、これら駆動モータ８は制御部１０に電気的に接続されている。制御部１０はこれら駆動モータ８に個別に制御命令を送り、それぞれの駆動モータ８で駆動輪２を個別に回転させている。ここで駆動モータ８は駆動輪２内に設置されており、駆動輪２は３６０°（全方位）のどの方向についても回転方向とすることができる構造を為している。本体１の前方下部の略中央には従動輪３が備えられている。このような構成とすることで、駆動輪２を同じ回転数で同方向に回転させれば本体１はその方向に走行し、それぞれの回転数を調整して異ならせれば本体１は旋回し、それぞれの駆動輪２の回転方向を反対にすることで本体１はその場で回転する。ここで、これら、駆動輪２、駆動モータ８、および従動輪３が本発明の「走行手段」に相当する。
【００１８】
また、本体１には、前方下部に設けられ、床面からゴミを取り除くノズル４と、ゴミを収容する箱形状の集塵室５と、ノズル４と集塵室５とを接続してゴミを集塵室５に導くゴミ搬送管６とが備えられており、ノズル４の内部には円筒形状のブラシ４０が配置されている。また、集塵室５のゴミ搬送管６と対向する側の側壁には掃引ファン７が設置されている。掃引ファン７とブラシ４０とは制御部１０に電気的に接続されている。これら、ノズル４、ブラシ４０、集塵室５、ゴミ搬送管６、および掃引ファン７が本発明の「清掃手段」に相当する。
【００１９】
また、本体１には、加速度センサ１１が固定されており、加速度センサ１１で観測された加速度情報は制御部１０に出力される。さらに、本体１の前端部には、赤外線センサ等の非接触型センサ１２が配置されている。この非接触型センサ１２は赤外線光を所定範囲内に発射し、その反射光を受光することで、本体１の前方の障害物を検出する。この非接触型センサ１２は制御部１０に電気的に接続されており、非接触型センサ１２からの検出信号が制御部１０に入力される。この非接触型センサ１２が本発明の「外部検知手段」に相当する。
【００２０】
また、本体１には、自走式掃除機全体の動作を制御する制御部１０が備えられており、この制御部１０は、清掃領域の状態をマッピングした、図２に示すようなマッピングデータが記憶さているメモリ１３を備える。
【００２１】
図２はメモリ１３に記憶されている清掃領域の状態を示すマッピングデータ（左列の図）および走行経路（右列の図）を表した図であり、図中において、各マスは清掃領域を格子状に分割したそれぞれ所定面積の領域を示し、左列の図の各マス内に示された数値がその領域の状態を示す。ここで、「０」は未掃除領域、「１」は掃除済み領域、「２」は障害物が存在する領域である。また、右列の図において破線の折れ曲がり矢印線は本体の走行経路を表す。ここで、図２（ａ）は清掃開始前の初期のマッピングデータを表し、図２（ｂ）は清掃中で本体に物体が衝突した状態のマッピングデータを表し、図２（ｃ）は本体に物体が衝突し周囲検知を行った後の状態のマッピングデータを表す。
【００２２】
そして、制御部１０は、メモリ１３に予め記憶されている清掃領域内マッピングデータに基づいて設定された走行経路に従って走行しながら、清掃を行うように本体１内の各部を制御する。
【００２３】
次に、本発明の自走式掃除機の動作について説明する。
【００２４】
メモリ１３には予め清掃領域内の区切られた個別領域毎の状態がマッピングされて記憶されている（図２（ａ））。ここで、最外郭に存在する障害物ありのデータ「２」は清掃領域を指定するものである。制御部１０はこの記憶されたマッピングデータに従い、清掃領域の１角を始点として対向する角を終点とし、領域内の障害物を退避する図２（ａ）の矢印破線に示すような走行経路を演算してメモリ１３に記憶しておく。この走行経路は、始点となる１角（図における左下端部）から所定の辺（図における側辺）に沿って順次走行し、清掃領域端部（図における左上端部）に達したら直角方向（図における上下辺方向）に走行方向を切り替え、所定距離移動したのちに再度直角方向（図における側辺）に走行方向を切り替え、側辺に沿って前回と反対の方向に走行する、所謂「ジグザグ走行経路」を基本としている。そして、障害物が存在すればこれを回避するように、且つ可能な限り短い経路となるように走行経路を設定する。
【００２５】
ユーザから清掃開始命令が入力されたり清掃開始時刻を検出すると、制御部１０は前述の走行経路に沿って本体１を移動させる制御を駆動モータ８に行う。駆動モータ８がこの制御命令に応じて駆動輪２を回転させることで、本体１は前述の走行経路に沿って移動する。この際、制御部１０は加速度センサ１１から入力される加速度情報に基づき、本体の移動速度および移動方向を演算し、予め設定されている速度および方向に本体１が移動する制御を駆動モータ８に対して行う。
【００２６】
これと同時に制御部１０はブラシ４０および掃引ファン７を駆動する。これにより、ブラシ４０が回転して床面上のゴミを跳ね上げてノズル４内に取り込み、掃引ファン７により発生する風でゴミをゴミ搬送管６を介して集塵室５内に収容する。そして、制御部１０は前述の移動距離および移動方向の算出結果から、マッピングされた個別領域の清掃が完全に終了したことを検出すると、この個別領域のデータを未清掃領域を示す「０」から清掃済み領域を示す「１」に更新して、メモリ１３に記憶させる（図２（ｂ））。
【００２７】
次に、清掃移動中に本体１に外部から物体が衝突すると、本体１はこの衝突に応じて走行動作が変化する。加速度センサ１１は本体１の走行動作に応じた加速度情報を観測して出力するので、本体１が衝突して急激に走行動作が変化すると、この変化に応じた加速度情報を取得する。この情報は制御部１０に入力され、制御部１０はこの加速度情報により本体１の移動速度、移動方向を演算する。そして、この移動速度、移動方向が予め設定されている通常清掃走行時の移動速度および移動方向と異なれば、物体が衝突したと検知して走行および清掃を停止する。このように加速度センサ１１は物体の衝突も検知することができるので、この加速度センサ１１は本発明の「衝突検知手段」に相当する。また、制御部１０は加速度センサ１１から得られる加速度情報を用いて停止した地点を算出し、マッピングデータを更新する。
【００２８】
この時点では、メモリ１３に記憶されているマッピングデータは図２（ｂ）に示す通りであり、未清掃領域の走行経路は図２（ａ）に示した初期状態と同じである。
【００２９】
次に、物体が衝突したことを検知すると、制御部１０は各駆動モータ８を駆動し、本体１をその場で３６０°回転させる制御を行う。そして、各駆動モータ８がこの制御命令に従い、それぞれに異なる方向に駆動輪２を回転させることで、本体１はその場で３６０°回転する。この際、非接触型センサ１２は赤外線光を発射する。ここで、本体１の周囲に衝突した物体が存在すれば、この物体により赤外線光が反射するので、非接触型センサ１２はこの反射光を受光し、受光強度に応じた検知信号を制御部１０に出力する。制御部１０は３６０°（全方位）に亘りこのような検知信号を受信し記憶することで、本体１周囲の物体（障害物）の位置を検出する。そして、物体が新たに存在する領域について、未清掃領域を示す「０」から障害物が存在する領域を示す「２」にデータを置き換えて、メモリ１３に記憶されているマッピングデータを更新する（図２（ｃ））。さらに、この更新されたマッピングデータに基づいて、新たな走行経路を演算して、メモリ１３に更新記憶させる。この際、走行経路は前述の基本走行経路を参照し、新たな障害物を回避し、さらに未清掃領域を順次繋いでいく、図２（ｃ）に示すような経路が算出される。なお、経路の算出はこの例に示したものに限らず、最終的に障害物が存在する領域を除く全ての領域を通過する経路にすればよい。
【００３０】
次に、制御部１０はこの補正された走行経路に従い、走行、清掃を再開する制御を行い、予め設定された清掃領域内で且つ障害物の存在しない領域を全て走行して清掃を行ったことを検出すると、清掃および走行を終了する。
【００３１】
このような構成とすることで、清掃走行中に不意に物体が衝突した直後でも衝突した物体の位置を検出して、この物体を回避する新たな走行経路で清掃走行を再開することができる。これにより、効率良く効果的に走行しながら清掃できる自走式掃除機を構成することができる。
【００３２】
なお、前述の実施形態では、赤外線を利用した非接触型センサを用いたが、他の非接触型センサを用いても前述の構成を実現でき、前述の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る自走式掃除機の概略構成を示す構成図
【図２】メモリ１３に記憶されているマッピングデータおよび走行経路を示す図
【符号の説明】
【００３４】
１−本体
２−駆動輪
３−従動輪
４−ノズル
４０−ブラシ
５−集塵室
６−ゴミ搬送管
７−掃引ファン
８−駆動モータ
１０−制御部
１１−加速度センサ
１２−非接触型センサ
１３−メモリ
【図１】
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【図２】
2005211499.tif 000004