(57)【要約】【課題】和室の畳表であっても掃除時に傷付けることを防止する。【解決手段】移動体と、該移動体を床面上で移動させる移動手段と、床面を清掃する清掃手段とを備える自走式掃除機１において、床面が畳であることを選択する床選択スイッチ１０と、床面から反射される光量を検知する手段と、光量の時系列変化を記憶する手段と、を備え、床選択スイッチ１０で畳を選択した場合、光量の時系列変化から畳の織目の方向を検出し、検出された織目の方向に基づいて走行させる。【選択図】図１
2007319485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体と、該移動体を床面上で移動させる移動手段と、床面を清掃する清掃手段とを備える自走式掃除機において、
前記床面が畳であることを選択する床選択スイッチと、前記床面から反射される光量を検知する手段と、前記光量の時系列変化を記憶する手段と、を備え、
前記床選択スイッチで畳を選択した場合、前記光量の時系列変化から前記畳の織目の方向を検出し、検出された前記織目の方向に基づいて走行させることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記光量の時系列変化から前記畳の縁及び縁のついていない部分で接している畳と畳との境目を判別することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、予め前記光量の時系列変化と、畳の敷き方のパターンとの相関関係を記憶したことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記自走式掃除機の吸口部に回転可能とされたブラシを有する回転ブラシ部と、前記ブラシの回転及び停止を行う駆動機構と、を備え、検出された前記織目の方向に関連して前記ブラシの回転及び停止を行うことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、前記自走式掃除機の吸口部に設けられたブラシと、前記ブラシを上下に駆動する上下駆動機構と、を備え、検出された前記織目の方向に関連して前記ブラシの上下を行うことを特徴とする自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走して清掃を行う自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の自走式掃除機を走行させるため、自走式掃除機にバンパーセンサや超音波センサなどの障害物検出センサを搭載し、障害物を発見または障害物と接触することによって走行の方向等をランダムに変化させて走行させることが知られている。また方向等を変化させるのに幾つかのパターンを用意しておき、それらの組合せによって走行させたり、走行しながら部屋の地図を自動生成したり、規則的に走行させたりすることが行われている。
【０００３】
また、一般の電気掃除機では、床面に応じて吸口ブラシ位置を変更したり吸引力を変更したりすることが行われており、自走式掃除機でも床材質を床面センサで判別して、きめ細かい掃除，吸引力や走行速度を変えることが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自走式掃除機を日本国内の一般家屋で使用することを考えると、自走式掃除機が走行する床面は、フローリングとじゅうたんと畳敷きの場合がある。上記従来技術では、和室の掃除において畳の織目を考慮していないので、走行中に畳表を傷付ける恐れがある。
【０００６】
また、以前の箒で掃除していた時代には、畳の織目に沿って箒を動かすことが推奨されてあり、自走式掃除機の場合、自走式掃除機が織目に関わりなく畳の上をランダムに走行することに対しては違和感を生じざるを得ない。
【０００７】
本発明の目的は、フローリングやじゅうたん（カーペット）ばかりでなく、特に和室の畳表であっても掃除時に傷付けることを防止することにある。また、他の目的は、和室に適した掃除を可能にし、畳に対しても違和感のない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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、移動体と、該移動体を床面上で移動させる移動手段と、床面を清掃する清掃手段とを備える自走式掃除機において、前記床面が畳であることを選択する床選択スイッチと、前記床面から反射される光量を検知する手段と、前記光量の時系列変化を記憶する手段と、を備え、前記床選択スイッチで畳を選択した場合、前記光量の時系列変化から前記畳の織目の方向を検出し、検出された前記織目の方向に基づいて走行させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、和室の掃除に際して自走式掃除機を畳の織目に沿って走行制御させることができ、畳表の傷付けを防止し、かつ使用者の違和感を軽減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施例について図を参照して説明する。  
図１はブロック図、図２は外観の模式図であり、１は自走式掃除機、２は自走式掃除機１の筐体、３は自走式掃除機１の進行方向右側の車輪、４は同左の車輪、５は車輪３駆動用モータ、６は車輪４駆動用モータ、７はモータ５に付随するエンコーダ、８はモータ６に付随するエンコーダ、９は制御器、１０は床選択スイッチ、１１は操作スイッチ、１２は前方障害物検出用の距離センサ、１３は右側障害物検出用の距離センサ、１４はジャイロ、１５は畳の織目検出用光センサ、である。また２０はＣＰＵ、２１はメモリ、２２は周辺回路である。また図中２３で示した線は制御器９の内部信号接続線であり、２４で示した線は制御器９の外部信号接続線である。
【００１１】
なお図示しないが、筐体２の内部には吸引ファンモータと吸口ノズルと吸引流路からなる吸引機構とその制御回路、および駆動電源用のバッテリーとその制御回路が組込まれている。以下で自走式掃除機１という場合は、上述の構成要素を含む機械装置を指す。
【００１２】
筐体２には右の車輪３と左の車輪４と制御器９が接続される。車輪３にはエンコーダ７を備えたモータ５が接続され、車輪４にはエンコーダ８を備えたモータ６が接続される。モータ５と６は、それぞれ外部信号接続線２４を介して制御器９へ接続される。また、床選択スイッチ１０，操作スイッチ１１，前方障害物検出用の距離センサ１２，右側障害物検出用の距離センサ１３，ジャイロ１４，畳の織目検出用光センサ１５は、それぞれ外部信号接続線２４を介して制御器９へ接続される。  
制御器９は、ＣＰＵ２０，メモリ２１，周辺回路２２，内部信号接続線２３および外部信号接続線２４から構成される電子回路であって、自走式掃除機１の走行動作を制御する部分である。
【００１３】
自走式掃除機１は制御器９からの制御指令によって、左右のモータ５と６を駆動させ、モータ５と６に接続する車輪３と４の回転動作を制御する。筐体２は車輪３と４の回転動作により、前進，後退，右回転，左回転を行う。  
床選択スイッチ１０は畳敷きとそれ以外を選択するためのスイッチであり、例えばハイとロー２種類のデジタル信号を切り替えるスイッチを用いて、和室を選択した場合はハイ信号が制御器９に入力され、和室以外を選択した場合はロー信号が制御器９に入力される。
【００１４】
操作スイッチ１１は自走式掃除機１の起動や停止を入力する部分で、ボタンスイッチによって構成される。  
距離センサ１２と１３は赤外線距離センサであって、センサから一定のスポット径を持つ赤外光ビームを対象物へ投射し、対象物の表面で反射して戻ってくるビーム光の反射光を受光して、その受光量と距離との相関関係から障害物との距離を測定する機能を持つ電子部品である。  
ジャイロ１４は、回転角速度に応じたアナログ電圧出力が得られる素子で構成された電子部品である。  
畳の織目検出用光センサ１５は、畳の織目に光を照射し、その反射光によって織目の方向を検出するためのセンサであり、距離センサ１２，１３で例示した赤外線距離センサと同様の機能を持つ電子部品である。
【００１５】
現在知られている家庭用自走式掃除機の走行様式は、床面上をランダムに走行するか、部屋全体を規則的に縦横走行するかのいずれかであって、和室の掃除において畳の織目を考慮した走行になっていない。そのため、走行中に畳表を傷付ける可能性がある。
【００１６】
次に図３から図８を用いて、畳の織目の方向に沿って自走式掃除機１を走行させる方法の詳細を説明する。  
図３は、畳敷きの和室６畳の部屋壁に沿って自走式掃除機１で走行させた場合の模式図である。自走式掃除機１は図中Ｓで示した開始位置から走行を開始して、図の破線の経路を通ってＳまで戻る。
【００１７】
破線の経路に沿った走行は、次のように実現される。右側障害物検出用距離センサ１３を用いて部屋の壁との距離を検出し、その距離が設定した一定値となるように左右のモータ５と６を駆動させて壁沿いに前進する。また前方障害物検出用距離センサ１２が前方に壁を検出した場合は、その場を中心として筐体２を上からみたときに反時計回りに９０度回転させ、右側障害物検出用距離センサ１３に壁を検出させる。その後、再び右側障害物検出用距離センサ１３を用いて壁との距離を一定に保つように前進する。
【００１８】
走行中の筐体２の位置はモータ５と６に付属したエンコーダ７と８によって求まる。また筐体２の姿勢角度はジャイロ１４によって求まる。ジャイロ１４で求めた姿勢角度が
３６０度になった点を、元の開始位置Ｓであるとする。上記のようにして部屋を一周走行した経路途中の、図中Ａ，Ｂ，Ｃで示した位置における拡大図を３−（１），３−（２），３−（３）に示す。３−（１）に示したＡの位置は、畳表の上を走行している状態で、拡大図では畳の織目だけが見えている。３−（２）に示したＢの位置は、畳の縁をまたいで走行している状態で、拡大図では畳の縁をはさんで織目の方向が９０度変化している。３−（３）に示したＣの位置は、縁のついていない部分で接している畳と畳の境目を走行している状態で、拡大図では畳と畳の境目をはさんで同じ方向に織目が並んでいる。
【００１９】
図４は、図３に示したＡ，Ｂ，Ｃ各々に対する畳の織目検出用光センサ１５の光量変化を示す。４−（１）は図３のＡに対する光量変化であり、光量は時間経過に伴って一定値を保ち、図中一点鎖線で示した光量しきい値Ｗｓより常に大きい。４−（２）は図３のＢに対する光量変化であり、光量は畳の縁の上を走行している時間ｔ１からｔ２の間は、しきい値Ｗｓより小さい。４−（３）は図３のＣに対する光量変化であり、光量は畳と畳の境目の上を走行している時間ｔ３からｔ４の間は、しきい値Ｗｓより小さい。またこのときｔ３とｔ４の時間間隔は、４−（２）で示したｔ１とｔ２の時間間隔よりも小さい。
【００２０】
図５は、６畳和室を壁沿いに一周走行した場合の、織目検出用光センサ１５の光量変化の時系列パターンを示した図である。図中、５−（１）は畳の敷き方の方法１を示した模式図、５−（２）は５−（１）で示した敷き方に対する光量変化の時系列パターンの模式図、５−（３）は畳の敷き方の方法２を示した模式図、５−（４）は５−（３）で示した敷き方に対する光量変化の時系列パターンの模式図である。いずれも、自走式掃除機１は図中Ｓの位置から、破線の経路に沿って部屋を一周した場合を示してある。
【００２１】
図６は、図５に示した織目検出用光センサ５の光量変化の時系列パターンを、データ列として書き表したものである。図中６−（１）は図５−（２）に示した時系列パターンをデータ列Ｑ１として表記したもの、図中６−（２）は図５−（４）に示した時系列パターンをデータ列Ｑ２として表記したものである。図６のデータ列中、Ｈは光量がしきい値
Ｗｓより大きいことを示し、Ｌは光量がしきい値Ｗｓより小さいことを示す。またlongは光量の継続時間が長いことを示し、short は光量の継続時間が短いことを示す。具体的には（Ｈ，long）は畳表上を長手方向に走行した状態、(Ｈ，short) は畳表上を短手方向に走行した状態、（Ｌ，long）は畳の縁をはさんで走行した状態、(Ｌ，short) は畳と畳の境目をはさんで走行した状態に対応する。
【００２２】
図７は、自走式掃除機１を部屋壁沿いに一周走行させたときの経路模式図である。自走式掃除機１は図中Ｓで示した位置から図中の矢印線に沿って部屋を一周してＳに戻る。矢印線は自走式掃除機１の中心位置の移動経路を示す。また図のＰ０（Ｘ０，Ｙ０）は自走式掃除機１が和室の右下角部にあるときの中心位置座標を示す。同様に図のＰ１（Ｘ１，Ｙ１），Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２），Ｐ３（Ｘ３，Ｙ３）は、それぞれ自走式掃除機１が和室の右上角部，左上角部，左下角部にあるときの中心位置座標を示す。また図のＬｘは
Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１），Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）の距離およびＰ３（Ｘ３，Ｙ３），Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０）の距離を示す。またＬｙはＰ０（Ｘ０，Ｙ０），Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）の距離およびＰ２（Ｘ２，Ｙ２），Ｐ３（Ｘ３，Ｙ３）の距離を示す。  
Ｐ０からＰ３までの位置座標は、自走式掃除機１を走行させながら、一定周期で取得した左右の車輪駆動用モータに付随するエンコーダ７と８、およびジャイロ１４の値から制御器９内で演算処理して得る。
【００２３】
図８は、図７に示した部屋一周走行経路と畳の敷き方のパターンから定めた、部屋内部を走行する経路を作り出すための特徴点を示した図である。図中、８−（１）は５−(１)で示した敷き方に対応した図であり、図中のＲ１０からＲ１５までが特徴点の位置である。特徴点Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１４，Ｒ１５は前記部屋一周走行経路の上に定めた特徴点であり、部屋一周走行経路上で畳の織目方向が変化する位置を示している。またＲ１２と
Ｒ１３は部屋一周走行経路で囲われた領域の内部に定めた特徴点であり、複数の畳の織目方向が変化するように接している点の位置を示している。また８−（２）は５−（３）で示した敷き方に対応した図であり、図中のＲ２１とＲ２２が特徴点の位置である。Ｒ２１とＲ２２は、部屋一周走行経路と、畳と畳が接する境界線が交差する位置を示している。
【００２４】
図９は、以上述べた図３から図８までの情報をひとつにまとめたデータベースである。データベースの第１列は和室の畳数、第２列と第３列は図７で説明したＬｘとＬｙの変動範囲を示した数値、第４列は図７で説明した右下角部，右上角部，左上角部，左下角部の位置、第５列は図５で示したような畳の敷き方のパターン、第６列は図８で説明した特徴点の位置、第７列は図６で説明した光量変化の時系列パターンである。図９で示したデータベースは、制御器９を構成するメモリ２１内に記憶される。
【００２５】
自走式掃除機１は、はじめに部屋を一周走行して短手長さＬｘと長手長さＬｙおよび織目検出用光センサ１５の光量変化を実測する。短手長さＬｘと長手長さＬｙより畳数を求め、データベース上の畳数に対応した行を取り出す。そして実測した光量変化を取り出したデータベース行の光量変化の時系列パターンと比較して、実測パターンと合致する畳の敷き方を得る。当該畳の敷き方に対応する特徴点を取り出し、内部走行の指令軌跡を生成する。
【００２６】
図１０は、図９のデータベースのひとつの行に対応して生成する、部屋内部の走行経路の指令軌跡を示す。図の１０−（１）は図５−（１）で示した敷き方に対して生成する指令軌跡の模式図、１０−（２）は図５−（２）で示した敷き方に対して生成する指令軌跡の模式図である。  
１０−（１）では、図中Ｓにある自走式掃除機１をまずＲ１０まで走行させる。次に
Ｒ１０を開始位置として、Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３で区切られる領域中を、図の矢印線で示したような経路で走行させる。次に、Ｒ１１を開始位置としてＲ１１，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｐ１で区切られる領域を走行させる。同様にＲ１４を開始位置としてＲ１４，Ｒ１５，Ｐ２，Ｐ３で区切られる領域、Ｒ１５を開始位置としてＲ１５，Ｒ１２，Ｒ１０，Ｓで区切られる領域を走行させる。最後にＳの位置に戻してすべての走行を完了とする。
【００２７】
１０−（２）では、Ｓを開始位置としてＳ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で区切られる領域中を図の矢印線で示したような経路で走行させる。１０−（２）の場合、部屋内部の走行は開始位置Ｓと反対側の部屋壁位置で終了するので、その位置から自走式掃除機１を開始Ｓまで戻すために、特徴点Ｒ２１とＲ２２を定めてある。すなわちＰ１側で走行が完了した場合は、Ｒ２１を通ってＰ１からＳまで直進する経路でＳの位置に戻してすべての走行を完了とする。またＰ２側で走行が完了した場合は、Ｒ２２とＰ３を通ってＰ２からＳまで直進する経路でＳの位置に戻してすべての走行を完了とする。
【００２８】
図１１は、以上の図３から図１０で説明した畳の織目沿い走行の制御フローを示した図である。１０１から１１２までは制御フローの各ブロックを示す。自走式掃除機１は床選択スイッチ１０で畳敷きの部屋が選択された場合、図１１に示すフローに従って走行制御される。
【００２９】
ブロック１０１で現在の場所から部屋の壁まで移動走行する。ブロック１０２で自走式掃除機１の現在位置と姿勢を初期値として記憶する。ブロック１０３で部屋一周走行の完了を判定する。一周走行未完了の場合はブロック１０４へ進み、ブロック１０４で部屋の壁に沿って走行する。この壁沿い走行は、図３で説明した破線の経路に沿った走行方法によって実現する。  
ブロック１０５で、壁沿いに走行しながら織目検出用光センサ１５で畳の上を走査し、光量値を取得する。ブロック１０６で、光量の時系列実測パターンを生成する。ブロック１０７で現在位置と初期位置および姿勢角度の総和を比較する。  
姿勢角度の総和は自走式掃除機１の進行方向に対して反時計回りを正、時計回りを負として姿勢角度を積算したものである。現在位置と初期位置の距離偏差が所定値以下で、かつ姿勢角度の総和が３６０度に対して所定角度偏差以下の場合、部屋一周が完了したと判断してブロック１０８で一周完了フラグをセットする。
【００３０】
ブロック１０９で、図９で説明したようにデータベースの検索を行う。データベース検索の結果に応じて、ブロック１１０は図１０で説明した部屋内部の走行経路指令軌跡を演算処理する。ブロック１１１で、自走式掃除機１を走行開始位置へ移動させる。その後、ブロック１１２において、ブロック１１０で演算した内部走行指令軌跡に従って自走式掃除機１を走行制御する。  
以上のフローを実行することで、畳の織目に沿った走行を実現できる。
【００３１】
また、以上述べた実施例において、図１０に示すような走行パターンと吸口回転ブラシの駆動停止を組合わせることも可能である。図１２に、その制御フローを示す。当フローは、図１１で説明したブロック１１２の内部走行の中で実行される。ブロック１２０で自走式掃除機１が直進中であるか否かを判定する。直進中の場合はブロック１２１で畳の織目に対して順目方向に移動しているか否かを判定する。順目方向に移動している場合はブロック１２２で回転ブラシを駆動状態にする。またジグザグパターンを生成するために、畳の縁で織目に直交する方向へ移動している間は、ブロック１２３で回転ブラシを停止状態にする。また直進方向を変更するために自走式掃除機１が回転するなど直進以外の動作をしている間は、ブロック１２４で回転ブラシを停止状態にする。なお回転ブラシの駆動停止は、図示していないが回転ブラシを駆動するモータに対して駆動や停止の指令値を与えることで実現される。
【００３２】
さらに、図示しないが、回転ブラシ自体を上下に可動するバネ機構で吸口の開口部に取り付けておき、走行パターンと回転ブラシの上下を組合わせることも可能である。すなわち、ブロック１２２に対応する条件のときはバネを伸展させて回転ブラシ部を畳表に接触させ、ブロック１２３とブロック１２４に対応する条件のときは、バネを圧縮させて回転ブラシ部が畳表に接しないようにしてもよい。
【００３３】
なお、回転ブラシの駆動停止と回転ブラシの上下可動は、図７で示した部屋一周走行時に適用してもよい。すなわち部屋一周走行中は回転ブラシを停止させるか、あるいは回転ブラシ部が畳表に接しないようにし、部屋の内部を畳の織目に沿って直進するときのみ回転ブラシを駆動させるか、あるいは回転ブラシ部を畳表に接するようにする。これにより、回転ブラシが順目方向以外から織目に当たることによる畳表の傷付けを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による一実施例の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明による一実施例の外観を模式した正面図。
【図３】一実施例による和室６畳の走行を示す模式図。
【図４】一実施例による織目検出用センサの光量変化を示すグラフ。
【図５】一実施例の織目検出用センサによる光量の時系列パターン図。
【図６】一実施例の織目検出用センサによる時系列パターンのデータ列を示す図。
【図７】一実施例による部屋一周の走行経路を示す図。
【図８】一実施例による特徴点の配置を示す図。
【図９】一実施例の織目検出用センサによる時系列パターンのデータベース。
【図１０】一実施例による部屋内部の走行指令の軌跡を示す図。
【図１１】一実施例による制御フロー図。
【図１２】一実施例による回転ブラシ駆動停止制御フロー図。
【符号の説明】
【００３５】
１…自走式掃除機、２…筐体、３，４…車輪、５，６…モータ、７，８…エンコーダ、９…制御器、１０…床選択スイッチ、１１…操作スイッチ、１２，１３…距離センサ、
１４…ジャイロ、１５…織目検出用光センサ、２０…ＣＰＵ、２１…メモリ、２２…周辺回路。
【図１】
2007319485.tif 000003
【図２】
2007319485.tif 000004
【図３】
2007319485.tif 000005
【図４】
2007319485.tif 000006
【図５】
2007319485.tif 000007
【図６】
2007319485.tif 000008
【図７】
2007319485.tif 000009
【図８】
2007319485.tif 000010
【図９】
2007319485.tif 000011
【図１０】
2007319485.tif 000012
【図１１】
2007319485.tif 000013
【図１２】
2007319485.tif 000014