(57)【要約】【課題】障害物によっては検知できない対象があった。【解決手段】自走式掃除機１０では、ステップＳ４００にて超音波測距センサ３１からの測距データを取得した後、ステップＳ４０５にて取得した距離データが接近限界以下となっているか判断し、接近限界以下となっていると判断された場合は、ステップＳ４１０にて走行を停止するし、ステップＳ４０５にて接近限界と判定されなかった場合は、ステップＳ４２０にて左右の光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌからの距離データを取得し、ステップＳ４２５にて接近限界以下となっているか判断するようにしており、いずれかで接近限界以下となっていると判断された場合は、走行を停止するようにしたため、超音波測距センサ３１だけでは正確に測距できない対象についても光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌを併用することで正確に測距できる対象を増やし、障害物に衝突しないようにすることができる。【選択図】図７
2007148591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略短円柱形状の本体と、
上記本体を所定方向に駆動する駆動機構と、
上記本体内に組み込まれて掃除を行う掃除機構と、
上記本体の移動情報を検知する移動検知センサと、
上記本体の周辺の状況を検知する周辺センサと、
上記本体の外面に配置された操作パネルと、
上記移動検知センサと上記周辺センサとによる検知結果と、上記操作パネルからの操作入力とを入力し、予め記憶された所定の制御プログラムに基づいて上記駆動機構と上記掃除機構とを制御し、所定の範囲の床面を走行して掃除を行わせる制御手段とを備える自走式掃除機において、
上記駆動機構は、上記本体の両側付近に配置された個別に正転および逆転可能な駆動モータにて駆動される左右の駆動輪と前方側に配置された自由に転動可能な転動輪とから構成され、
上記掃除機構は、上記本体の左右前方側に配置されて回転軸芯を床面に略垂直方向に配向させたサイドブラシをサイドブラシモータにて互いに反対方向に回転駆動させて床面のゴミを中央側に掻き寄せるサイドブラシ機構と、上記本体の略中央部分にて回転軸芯を走行方向と略直角となるとともに略水平に配向したローラ状のメインブラシをメインブラシモータにて回転駆動して床面のゴミを掻き上げるメインブラシ機構と、掻き上げたゴミを吸引する吸引機構とから構成され、
上記移動検知センサは、上記左右の駆動輪の回転量と回転方向とを検知し、
上記周辺センサは、
上記本体における前方側の左右に配置された光測距センサと、
上記本体における前方側の略中央に配置された超音波測距センサと、
上記本体における左右の側面に配置された横壁センサとを有し、
上記制御手段は、上記操作パネルからの操作指示に基づき、室内等の所定の領域で上記駆動機構にて上記本体を移動させながら、上記本体の大きさを基準として同室内をマッピングし、同室内における上記本体の位置情報を認識し、適宜上記掃除機構を駆動して同室内を掃除し、
上記マッピング時には、前進させながら上記横壁センサにて側方の障害物を検知させるとともに、上記超音波測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、上記超音波測距センサにて障害物を検知しないときには上記光測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、かつ、障害物を検知したときには上記左右の光測距センサの検知結果が得られているときには光測距センサの検知結果に基づいて、同光測距センサの検知結果が得られていないときには上記超音波測距センサの検知結果に基づいて、上記本体を上記障害物に対して垂直となるように進行角度を修正し、また、上記周辺センサの検知結果を移動情報とともにマッピングデータに反映させることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
本体と、
上記本体を所定方向に駆動する駆動機構と、
上記本体内に組み込まれて掃除を行う掃除機構と、
上記本体の移動情報を検知する移動検知センサと、
上記本体の周辺の状況を検知する周辺センサと、
上記本体の外面に配置された操作パネルと、
上記移動検知センサと上記周辺センサとによる検知結果と、上記操作パネルからの操作入力とを入力し、予め記憶された所定の制御プログラムに基づいて上記駆動機構と上記掃除機構とを制御し、所定の範囲の床面を走行して掃除を行わせる制御手段とを備える自走式掃除機において、
上記周辺センサは、
上記本体における前方側に配置された光測距センサと、
上記本体における前方側に配置された超音波測距センサと、
上記本体における左右の側面に配置された横壁センサとを有し、
上記制御手段は、上記操作パネルからの操作指示に基づき、室内等の所定の領域で上記駆動機構にて上記本体を移動させながら、上記本体の大きさを基準として同室内をマッピングし、同室内における上記本体の位置情報を認識し、適宜上記掃除機構を駆動して同室内を掃除し、
上記マッピング時には、上記駆動機構にて上記本体を前進させながら上記横壁センサにて側方の障害物を検知させるとともに、上記超音波測距センサと上記光測距センサの両方の検知結果に基づいて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、上記周辺センサの検知結果を移動情報とともにマッピングデータに反映させることを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
上記制御手段は、上記駆動機構にて上記本体を前進させながら、上記超音波測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、上記超音波測距センサにて障害物を検知しないときには上記光測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避させることを特徴とする上記請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
上記光測距センサは、上記本体における前方側の左右に配置され、
上記超音波測距センサは、上記本体における前方側の略中央に配置されていることを特徴とする上記請求項２または請求項３に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
上記制御手段は、前方に障害物を検知したときには上記左右の光測距センサの検知結果が得られているときには光測距センサの検知結果が一致するように上記駆動機構にて本体を回転させて進行角度を変化させ、上記本体を上記障害物に対して垂直となるように同進行角度を修正することを特徴とする上記請求項４に記載の自走式掃除機。
【請求項６】
上記制御手段は、前方に障害物を検知したとき、上記光測距センサの検知結果が得られていないときには、上記駆動機構にて本体を回転させながら上記超音波測距センサの検知結果が最も短くなる進行角度とすることで、上記本体を上記障害物に対して垂直となるように同進行角度を修正することを特徴とする上記請求項５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、予め記憶された所定の制御プログラムに基づいて所定の範囲の床面を走行して掃除を行なう自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自走式掃除機として、特許文献１に開示されたものが知られている。
同公報に開示された自走式掃除機は、光測距センサを前面に４対配置し、超音波測距センサを前面左右に２対配置し、それぞれ個別の役割を与えて本体の周辺の情報を取得している。
【特許文献１】特表２００２−５３３７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の自走式掃除機においては、以下のような課題があった。
超音波測距センサで前方の障害物を検知しようとする場合、障害物が柔らかいものであると検出距離が不安定であり、正確な距離を得ることができない。
一方、光測距センサで前方の障害物を検知しようとする場合、障害物が黒っぽいもののような光を反射しにくい色のものである場合、検出できない場合がある。
従って、超音波測距センサか光測距センサのいずれかを備えている場合、あるいは両方を備えているとしても前方の障害物の検知をいずれかにて行っている場合、全ての障害物を正確に回避することができなかった。
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、どのような色の壁や、障害物にも衝突せず確実に回避する機能と前面の壁と角度を正確に垂直に保つことが可能な自走式掃除機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項２にかかる発明は、本体と、上記本体を所定方向に駆動する駆動機構と、上記本体内に組み込まれて掃除を行う掃除機構と、上記本体の移動情報を検知する移動検知センサと、上記本体の周辺の状況を検知する周辺センサと、上記本体の外面に配置された操作パネルと、上記移動検知センサと上記周辺センサとによる検知結果と、上記操作パネルからの操作入力とを入力し、予め記憶された所定の制御プログラムに基づいて上記駆動機構と上記掃除機構とを制御し、所定の範囲の床面を走行して掃除を行わせる制御手段とを備える自走式掃除機において、
上記周辺センサは、
上記本体における前方側に配置された光測距センサと、
上記本体における前方側に配置された超音波測距センサと、
上記本体における左右の側面に配置された横壁センサとを有し、
上記制御手段は、上記操作パネルからの操作指示に基づき、室内等の所定の領域で上記駆動機構にて上記本体を移動させながら、上記本体の大きさを基準として同室内をマッピングし、同室内における上記本体の位置情報を認識し、適宜上記掃除機構を駆動して同室内を掃除し、
上記マッピング時には、上記駆動機構にて上記本体を前進させながら上記横壁センサにて側方の障害物を検知させるとともに、上記超音波測距センサと上記光測距センサの両方の検知結果に基づいて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、上記周辺センサの検知結果を移動情報とともにマッピングデータに反映させる構成としてある。
【０００５】
上記のように構成した請求項２にかかる発明においては、制御手段が、上記移動検知センサと上記周辺センサとによる検知結果と上記操作パネルからの操作入力とを入力し、予め記憶された所定の制御プログラムに基づいて上記駆動機構と上記掃除機構とを制御し、所定の範囲の床面を走行して掃除を行わせる。このとき、上記制御手段は、室内等の所定の領域で上記駆動機構にて上記本体を移動させる際、上記本体の大きさを基準として同室内をマッピングし、常に、同室内における上記本体の位置情報を認識しながら、適宜上記掃除機構を駆動して同室内を掃除させている。
【０００６】
さらに、上記制御手段は、上記マッピング時、上記駆動機構にて上記本体を前進させながら上記横壁センサにて側方の障害物を検知させるとともに、上記超音波測距センサと上記光測距センサの両方の検知結果に基づいて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、上記周辺センサの検知結果を移動情報とともにマッピングデータに反映させる。
【０００７】
さらに、請求項３にかかる発明は、上記請求項２に記載の自走式掃除機において、上記制御手段は、上記駆動機構にて上記本体を前進させながら、上記超音波測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、上記超音波測距センサにて障害物を検知しないときには上記光測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避させる構成としてある。 
上記のように構成した請求項３にかかる発明においては、まず、上記超音波測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、上記超音波測距センサにて障害物を検知しないときには上記光測距センサにて前方の障害物の有無を検知する。そして、いずれかにおいて障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避させる。
【０００８】
さらに、請求項４にかかる発明は、上記請求項２または請求項３に記載の自走式掃除機において、上記光測距センサは、上記本体における前方側の左右に配置され、上記超音波測距センサは、上記本体における前方側の略中央に配置した構成としてある。
光測距センサは、検知しにくい障害物を除き、検知精度は高い。上記のように構成した請求項４にかかる発明においては、上記光測距センサが、上記本体における前方側の左右に配置されているので、壁などの平面の障害物に対面したときには左右の光測距センサにてそれぞれ正確に同障害物との距離を測定することができる。これにより、同障害物に対する対向角度も検知することが可能となる。また、精度面では及ばない超音波測距センサは、略中央に一つ配置することで必要最小限の構成となる。
【０００９】
さらに、請求項５にかかる発明は、上記請求項４に記載の自走式掃除機において、上記制御手段は、前方に障害物を検知したときには上記左右の光測距センサの検知結果が得られているときには光測距センサの検知結果が一致するように上記駆動機構にて本体を回転させて進行角度を変化させ、上記本体を上記障害物に対して垂直となるように同進行角度を修正する構成としてある。
【００１０】
上記のように構成した請求項５にかかる発明においては、前方に障害物を検知し、かつ、上記左右の光測距センサの検知結果が得られているときには同光測距センサの検知結果に基づいて、同障害物に対する対向角度も検知できる。従って、制御手段は、左右の光測距センサの検知結果が一致するように上記駆動機構にて本体を回転させ、進行角度を変化させて本体を上記障害物に対して垂直となるように修正する。
【００１１】
さらに、請求項６にかかる発明は、上記請求項５に記載の自走式掃除機において、上記制御手段は、前方に障害物を検知したとき、上記光測距センサの検知結果が得られていないときには、上記駆動機構にて本体を回転させながら上記超音波測距センサの検知結果が最も短くなる進行角度とすることで、上記本体を上記障害物に対して垂直となるように同進行角度を修正する構成としてある。
【００１２】
上記のように構成した請求項６にかかる発明においては、上記制御手段は、前方に障害物を検知したとき、上記光測距センサの検知結果が得られていないとしても、本体を回転させることで上記超音波測距センサの検知結果に基づいて、同障害物に対する対向角度も検知できる。従って、制御手段は、上記超音波測距センサの検知結果が最も短くなる進行角度とすることで、上記本体を上記障害物に対して垂直となるように同進行角度を修正する。
【００１３】
そして、上述した各態様を含む請求項１にかかる発明は、略短円柱形状の本体と、上記本体を所定方向に駆動する駆動機構と、上記本体内に組み込まれて掃除を行う掃除機構と、上記本体の移動情報を検知する移動検知センサと、上記本体の周辺の状況を検知する周辺センサと、上記本体の外面に配置された操作パネルと、上記移動検知センサと上記周辺センサとによる検知結果と、上記操作パネルからの操作入力とを入力し、予め記憶された所定の制御プログラムに基づいて上記駆動機構と上記掃除機構とを制御し、所定の範囲の床面を走行して掃除を行わせる制御手段とを備える自走式掃除機において、
上記駆動機構は、上記本体の両側付近に配置された個別に正転および逆転可能な駆動モータにて駆動される左右の駆動輪と前方側に配置された自由に転動可能な転動輪とから構成され、
上記掃除機構は、上記本体の左右前方側に配置されて回転軸芯を床面に略垂直方向に配向させたサイドブラシをサイドブラシモータにて互いに反対方向に回転駆動させて床面のゴミを中央側に掻き寄せるサイドブラシ機構と、上記本体の略中央部分にて回転軸芯を走行方向と略直角となるとともに略水平に配向したローラ状のメインブラシをメインブラシモータにて回転駆動して床面のゴミを掻き上げるメインブラシ機構と、
上記移動検知センサは、上記左右の駆動輪の回転量と回転方向とを検知し、
上記周辺センサは、
上記本体における前方側の左右に配置された光測距センサと、
上記本体における前方側の略中央に配置された超音波測距センサと、
上記本体における左右の側面に配置された横壁センサとを有し、
上記制御手段は、上記操作パネルからの操作指示に基づき、室内等の所定の領域で上記駆動機構にて上記本体を移動させながら、上記本体の大きさを基準として同室内をマッピングし、同室内における上記本体の位置情報を認識し、適宜上記掃除機構を駆動して同室内を掃除し、
上記マッピング時には、前進させながら上記横壁センサにて側方の障害物を検知させるとともに、上記超音波測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、上記超音波測距センサにて障害物を検知しないときには上記光測距センサにて前方の障害物の有無を検知し、障害物を検知したときには同障害物に上記本体を衝突させることのないように上記駆動機構にて同障害物を回避し、かつ、障害物を検知したときには上記左右の光測距センサの検知結果が得られているときには光測距センサの検知結果に基づいて、同光測距センサの検知結果が得られていないときには上記超音波測距センサの検知結果に基づいて、上記本体を上記障害物に対して垂直となるように進行角度を修正し、また、上記周辺センサの検知結果を移動情報とともにマッピングデータに反映させる構成としてある。
【００１４】
このように、障害物を回避する手法は必ずしも実体のある装置に限られる必要はなく、その方法としても機能することは容易に理解でき必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても有効であることに相違はない。
ところで、このような回避手法を実現するには、各種の態様が可能であり、ソフトウェアで実現したり、ハードウェアでで実現するなど、適宜、変更可能である。
発明の思想の具現化例としてソフトウェアとなる場合には、かかるソフトウェアを記録した記録媒体上においても当然に存在し、利用されるといわざるをえない。
むろん、その記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。また、一次複製品、二次複製品などの複製段階については全く問う余地無く同等である。その他、供給方法として通信回線を利用して行なう場合でも本発明が利用されていることにはかわりない。
【００１５】
さらに、一部がソフトウェアであって、一部がハードウェアで実現されている場合においても発明の思想において全く異なるものではなく、一部を記録媒体上に記憶しておいて必要に応じて適宜読み込まれるような形態のものとしてあってもよい。
本発明をソフトウェアで実現する場合、ハードウェアやオペレーティングシステムを利用する構成とすることも可能であるし、これらと切り離して実現することもできる。例えば、各種の演算処理といっても、その実現方法はオペレーティングシステムにおける所定の関数を呼び出して処理することも可能であれば、このような関数を呼び出すことなくハードウェアから入力することも可能である。そして、実際にはオペレーティングシステムの介在のもとで実現するとしても、プログラムが媒体に記録されて流通される過程においては、このプログラムだけで本発明を実施できるものと理解することができる。
【００１６】
また、本発明をソフトウェアで実施する場合、発明がプログラムを記録した媒体として実現されるのみならず、本発明がプログラム自体として実現されるのは当然であり、プログラム自体も本発明に含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明は、障害物の種類にかかわらず、確実に回避することが可能な自走式掃除機を提供することができる。
また、請求項３にかかる発明によれば、柔らかい障害物だけを検知しにくい超音波測距センサで先に検知するようにしており、万が一、障害物を検知できなかったときでも、衝突するのは柔らかい障害物となり、衝撃を小さくすることができる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、光測距センサと超音波測距センサの資源を最小限として効率の良い運用を実現できる。
さらに、請求項５にかかる発明によれば、精度の良い光測距センサを用いて前面の壁と角度を正確に垂直に保つことができる。
さらに、請求項６にかかる発明によれば、光測距センサが利用できない場合であったとしても前面の壁と角度を正確に垂直に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（１）自走式掃除機の外観：
図１は、本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図であり、図２は、図１に示した自走式掃除機の裏面図である。なお、図１において、矢印により示した方向が自走式掃除機の基準となる進行方向であり、この進行方向からのずれが進行角度となる。図１に示すように、本発明にかかる自走式掃除機１０は、略短円柱形状の本体ＢＤを備えており、本体ＢＤの裏側に設けられた２つの駆動輪１２Ｒ，１２Ｌ（図２参照）が個別に駆動されることにより、直進、後退および旋回を行うことが可能となっている。
【００１９】
本体ＢＤの前面側中央部分には、測距のための超音波測距センサ３１が配置されている。超音波測距センサ３１は、超音波を発生する発信部と、超音波の受信部とを備え、同発信部から発せられ、前方の障害物に反射して戻ってくる超音波を受信することにより前方の障害物を検知することができるとともに、上記発信部から発せられた超音波が上記受信部により受信されるまでの時間から、壁までの距離を算出（測距）することができるようになっている。
【００２０】
また、本体ＢＤの前面側左右には測距のための光測距センサ３２（Ｒ，Ｌ）が配置されている。光測距センサ３２は、赤外光を発生する発光部と、同赤外光の受光部とを備え、同発光部から照射され、前方の障害物にて反射された反射光を受光することにより前方の障害物を検知することができるとともに、上記発光部から照射された赤外光が上記受光部にて受光される際の強度から、壁までの距離を算出（測距）することができるようになっている。
【００２１】
図２において、本体ＢＤの裏側中央の左右両端部（両側付近）には、２つの駆動輪１２Ｒ，１２Ｌがそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側の前側（進行方向側）には、自由に転動可能な補助輪（転動輪）１３がそれぞれ設けられている。さらに、本体ＢＤの裏側には床面の凹凸や段差を検知する段差センサ１４がそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側中央より後方には、メインブラシ１５が設けられている。このメインブラシ１５は、メインブラシモータ５２（図３）により回転駆動され、床面上の塵埃を掻き出すことができる。また、メインブラシ１５が取り付けられている部分の開口は、吸引口１５ａであり、メインブラシ１５により塵埃を掻き出しながら、同掻き出された塵埃が吸引口１５ａに吸引されるようになっている。また、本体ＢＤの裏側の右上および左上側には、サイドブラシ１６（Ｒ，Ｌ）がそれぞれ設けられ、同本体ＢＤの前方から側方にかけての下部にはバンパセンサ１７が配置されている。バンパセンサ１７は本体ＢＤの上部部分よりも僅かに外方に突出しており、周囲の障害物に接触したときに押圧力を受けて接点が閉じるスイッチである。
【００２２】
なお、本発明にかかる自走式掃除機１０は、図１および図２に示した超音波測距センサ３１、光測距センサ３２、段差センサ１４、バンパセンサ１７の他にも各種のセンサを備えているが、それらについては、後に図面（図３）を用いて説明する。
（２）自走式掃除機の内部構成：
図３は、図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。同図において、本体ＢＤには、制御部としてＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ（記憶領域）２２がバス２４を介して接続されている。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に記憶されている制御プログラムおよび各種パラメータテーブルに従い、ＲＡＭ２２をワークエリアとして使用して各種の制御を実行する。
【００２３】
本体ＢＤは、バッテリー２７を有しており、ＣＰＵ２１は、バッテリー監視回路２６を介してバッテリー２７の残量をモニター可能となっている。また、バッテリー２７は、外部の充電装置から充電を行うための充電端子を備えて、同充電装置の給電端子が接続されて充電が行われる。バッテリー監視回路２６は主にバッテリー２７の電圧を監視して残量を検知する。また、本体ＢＤはバス２４と接続する音声回路２９ａを有しており、同音声回路２９ａにて生成した音声信号に応じてスピーカ２９ｂが音声を発する。
【００２４】
また、本体ＢＤは、距離計測器としての超音波測距センサ３１と光測距センサ３２、段差センサ１４、バンパセンサ１７とをそれぞれ備えている（図１、図２参照）。また、本体ＢＤは、図１、図２に示していない他のセンサとして、人体センサとしての焦電センサ３５と、側方の壁を検出する横壁センサ３６Ｒ，３６Ｌを備えている。焦電センサ３５は人体の移動に伴う赤外光を受光し、赤外光量の変化に基づいて人体を検知するものであり、本体ＢＤの周囲３６０°が検出範囲となるように配置してある。横壁センサ３６Ｒ，３６Ｌは、光測距センサ３２と同様の赤外線を利用する発光部および受光部を備えた赤外線センサである。横壁センサ３６として、この他にもパッシブセンサや超音波測距センサ等を採用することも可能である。これらのセンサはセンサＩ／Ｆ３０を介してバス２４に接続され、ＣＰＵ２１が検知結果を取得できるようになっている。
【００２５】
さらに、本体ＢＤは、上記他のセンサとして、ジャイロセンサ３７を備えている。ジャイロセンサ３７は、内部に本体ＢＤの進行角度の変化に起因する角速度の変化を検出する角速度センサを備えており、ＣＰＵ２１は同角速度センサにより検出されたセンサ出力値を積算することにより本体ＢＤの向いている進行角度を検出することが可能である。
【００２６】
この他、バス２４には操作パネル１９も備えられており、ユーザは同操作パネル１９を操作して指示を入力することになる。このような入力を操作入力と呼ぶ。
本発明にかかる自走式掃除機１０は、駆動機構として、モータ駆動Ｉ／Ｆ４１、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌ、および、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌと上述した駆動輪１２Ｒ，１２Ｌとの間に介装される図示しないギアユニットとを備えている。駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌは、モータ駆動Ｉ／Ｆ４１から回転方向と回転角度を指示する駆動信号を与えられ、詳細に駆動制御される。ここでは前進時に正転し、後進時に逆転するものとする。旋回走行を行う際には左右で回転方向と回転角度を異ならせることにより、任意の旋回を行うことができる。モータ駆動Ｉ／Ｆ４１は、ＣＰＵ２１からの制御指示に応じて対応する駆動信号を出力する。なお、ギアユニットや駆動輪１２Ｒ，１２Ｌは各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
【００２７】
また、ＣＰＵ２１は、エンコーダＩ／Ｆ４３ｃを介し、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌと一体的に取り付けられているロータリーエンコーダ４３Ｒ，４３Ｌの出力を得て、現実の駆動輪１２Ｒ，１２Ｌの回転方向と回転角度が正確に検知できるようになっている。なお、ロータリーエンコーダ４３Ｒ，４３Ｌは駆動輪１２Ｒ，１２Ｌと直結させず、駆動輪１２Ｒ，１２Ｌの近傍に自由回転可能な従動輪を取り付け、同従動輪の回転量をフィードバックさせることによって駆動輪にスリップが生じているような場合でも現実の回転量を検知できるようにしても良い。むろん、エンコーダＩ／Ｆ４３ｃとロータリーエンコーダ４３Ｒ，４３Ｌとが本実施形態における移動検知センサに相当する。
【００２８】
本発明にかかる自走式掃除機１０における掃除機構は、本体ＢＤの裏面側に設けられた左右二つのサイドブラシ１６Ｒ，１６Ｌ（図２参照）と、本体ＢＤの裏面中央部分に設けられたメインブラシ１５（図２参照）と、同メインブラシ１５により掻き出される塵埃を吸引してダストボックス（図示せず）内に格納する吸引ファン１８とから構成されている。メインブラシ１５はメインブラシモータ５２により駆動され、サイドブラシ１６Ｒ，１６Ｌはサイドブラシモータ５３Ｒ，５３Ｌにより駆動され、吸引ファン１８は吸引モータ５５により駆動される。
【００２９】
サイドブラシ１６Ｒ，１６Ｌは本体ＢＤの左右前方側に配置されて回転軸芯を床面に略垂直方向に配向させた一対の回転ブラシであり、サイドブラシモータ５３Ｒ，５３Ｌにて互いに反対方向に回転駆動させることで床面のゴミを中央側に掻き寄せるサイドブラシ機構を構成する。また、メインブラシ１５は本体ＢＤの略中央部分にて回転軸芯を走行方向と略直角となるとともに略水平に配向したローラ状の回転ブラシであり、メインブラシモータ５２にて回転駆動して床面のゴミを掻き上げるメインブラシ機構を構成する。そして、吸引モータ５５にて吸引ファン１８を駆動して掻き上げたゴミをダストボックス内に吸引格納することで吸引機構を構成する。
【００３０】
メインブラシモータ５２と、サイドブラシモータ５３Ｒ，５３Ｌと、吸引モータ５５には、それぞれモータ駆動Ｉ／Ｆ４１が駆動電力を供給する。清掃は、床面の状況やバッテリーの状況やユーザの指示等に応じてＣＰＵ２１が適宜判断し、同ＣＰＵ２１がモータ駆動Ｉ／Ｆ４１を介して駆動電力を供給して制御するようにしている。
【００３１】
本体ＢＤは、無線ＬＡＮユニット６１ａとＬＡＮＩ／Ｆ６１ｂとからなる無線ＬＡＮモジュール６１を有しており、ＣＰＵ２１は、所定のプロトコルに従って外部ＬＡＮと無線によって通信可能となっている。無線ＬＡＮモジュール６１は、図示しないアクセスポイントの存在を前提として、同アクセスポイントは、ルータ等を介して外部の広域ネットワーク（例えば、インターネット）に接続可能な環境となっていることとする。従って、インターネットを介した通常のメールの送受信やＷＥＢサイトの閲覧といったことが可能である。なお、無線ＬＡＮモジュール６１は、規格化されたカードスロットと、同スロットに接続された規格化された無線ＬＡＮカード等を含んでいる。むろん、カードスロットは、他の規格化されたカードを接続することも可能である。
【００３２】
また、本体ＢＤは、赤外線ＣＣＤカメラ７３ａとカメラＩ／Ｆ７３ｂ、および赤外線光源７２とを備えている。赤外線ＣＣＤカメラ７３ａにて生成された撮像信号は、カメラＩ／Ｆ７３ｂとバス２４とを介してＣＰＵ２１に送出され、ＣＰＵ２１にて同撮像信号を対象とした各種処理が行われる。赤外線ＣＣＤカメラ７３ａは、正面を撮像可能な光学系を有しており、同光学系にて実現される視野から入力される赤外線に応じて電気信号を生成する。具体的には、上記光学系による結像位置における各画素に対応して配列された多数のセルが備えられ、各セルが入力された赤外線光量に応じた電気信号を生成する。そして、ＣＣＤ素子は、画素毎に生成した電気信号を一時的に記憶し、各画素について電気信号が連続する撮像信号を生成する。そして、同生成された撮像信号を適宜、ＣＰＵ２１に対して出力する。
【００３３】
この他、ＣＰＵ２１が図４および図７に示すフローチャートに対応するプログラムを実行して上記駆動機構や掃除機構を制御して自動走行しながら清掃を実現しており、この意味でＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３等により制御手段を実現している。
（３）自走式掃除機の動作：
次に、本発明にかかる自走式掃除機１０の清掃にかかる動作について説明する。
本発明にかかる自走式掃除機１０では、室内等で本体ＢＤを走行させながら清掃を行わせつつ、当該本体ＢＤの位置情報を認識し、清掃済みのエリアを清掃完了エリア、未清掃のエリアを未清掃エリア、障害物が存在するエリアを障害物エリアとしてそれぞれマッピングするマッピング処理が行われる。図４は、本発明にかかる自走式掃除機１０において実行されるマッピング処理の流れを示すフローチャートである。
【００３４】
本体ＢＤは、直進走行を行いつつ、前方の障害物の手前に達すると同障害物に衝突させることのないように９０度旋回して所定距離走行（回避）した後、同じ方向に再度９０させ、再度、障害物の手前に達するまで直進走行を行う。そして、障害物の手前に達するたびに９０度旋回する方向を左、右、左…と変更していくことにより、図５に示すようにジクザク走行を行う。むろん、この方向は後述するように判断していく。
【００３５】
また、上述したマッピング処理により終端地点まで本体ＢＤの走行が行われると、複数のマッピングされた未清掃エリアのうち、本体ＢＤの現在位置から直近の未清掃エリアに本体ＢＤを移動させるとともに同未清掃エリアの清掃を行う未清掃エリア清掃処理が行われる。この未清掃エリア清掃処理は、室内の未清掃エリアの清掃が全て完了するまで続けて行われる。
【００３６】
図４に示すマッピング処理を説明するにあたり、図５に示す部屋の室内清掃を行うこととして説明する。また、図６は、マッピング処理が行われたときにＲＡＭ２２に記憶されるマッピングデータの一例を示している。この処理では、本体ＢＤの静止時における清掃範囲は、本体ＢＤの大きさ（３０ｃｍ×３０ｃｍ）と略同一であり、この範囲を単位エリアとするとともに、室内における縦方向（図５における上方向）をｘ軸、横方向をｙ軸として各単位エリアの座標を、清掃済みエリア、未清掃エリアまたは障害物エリアとしてＲＡＭ２２等に順次書き込んでいくのである。例えば、図５に示す本体ＢＤの座標は、（１、１）であり、その左側の壁Ｗは、（０、ｍ）、その下側の壁Ｗの座標は（ｎ、０）となる。
【００３７】
マッピング処理が開始されると、まず、ステップＳ１００において、清掃済みエリアとしてマッピングする処理を行う。この処理において、現在、本体ＢＤが位置している単位エリアの座標を、清掃済みエリアとして書き込む処理を行う。例えば、図５に示した本体ＢＤの座標は（１、１）であるので、この座標を清掃済みエリアとして書き込む。図６では、座標（１、１）が清掃済みエリア（○印で示す）として書き込まれている。
【００３８】
次に、ステップＳ１１０において、左側に障害物が存在するか否かを判断する。この処理において、左側の横壁センサ３６Ｌにより左側に存在する障害物が検知されたか否かを判断する。ステップＳ１１０において左側の障害物が存在すると判断した場合には、つぎに、ステップＳ１２０において障害物エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の左隣の座標を障害物エリアとして書き込む。図６では、座標（１、１）の左隣の座標（０、１）には、障害物エリア（×印で示す）として書き込まれている。このようにしてマッピングデータに逐次書き込んでいくことがマッピングデータに反映させることに該当する。
【００３９】
一方、ステップＳ１１０において左側の障害物が存在しないと判断した場合には、次に、ステップＳ１３０において未清掃エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の左隣の座標を未清掃エリアとして書き込む。図６では、この未清掃エリアは、無印（空白）により示される。なお、このステップＳ１３０において、一旦、未清掃エリアとして書き込まれても、後に本体ＢＤが同エリアを走行して清掃が行われると、清掃済みエリアとして上書きされることとなる。
【００４０】
ステップＳ１２０、または、ステップＳ１３０の処理が実行されると、次に、ステップＳ１４０において、右側に障害物が存在するか否かを判断する。この処理において、右側の横壁センサ３６Ｒにより本体ＢＤの右側に存在する障害物が検知されたか否かを判断する。ステップＳ１４０において右側の障害物が存在すると判断した場合には、次に、ステップＳ１５０において障害物エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の右隣の座標を障害物エリアとして書き込む。
【００４１】
一方、ステップＳ１４０において右側の障害物が存在しないと判断した場合には、次に、ステップＳ１６０において未清掃エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、本体ＢＤが現在位置している座標の右隣の座標を未清掃エリアとして書き込むのである。
ステップＳ１５０、または、ステップＳ１６０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１７０において前方に障害物が存在するか否かを判断する。
図７は前方に障害物が存在するか否かを判断するフローチャートを示している。
ステップＳ４００では、超音波測距センサ３１からの測距データを取得する。具体的にはＣＰＵ２１がセンサＩ／Ｆ３０を介して超音波測距センサ３１からの距離データを取得する。超音波を反射する障害物であれば超音波測距センサ３１は正確に測距可能であり、ＣＰＵ２１はステップＳ４０５にて取得した距離データが接近限界以下となっているか判断する。本実施例では接近限界を３ｃｍとしている。ステップＳ４０５にて接近限界以下となっていると判断された場合は、ステップＳ４１０にて走行を停止する。
【００４２】
一方、ステップＳ４０５にて接近限界と判定されなかった場合、ステップＳ４２０にて左右の光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌからの距離データを取得する。具体的には、ＣＰＵ２１がセンサＩ／Ｆ３０を介して光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌからの距離データを取得する。超音波を反射する障害物であれば超音波測距センサ３１は正確に測距可能であるが、布地などの柔らかい障害物であると超音波を吸収してしまい、あまり反射しないことがある。このような対象物を超音波測距センサ３１は苦手としている。しかし、柔らかい障害物であっても、特に色が暗い場合を除いて光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌは測距可能であり、ステップＳ４０５にて超音波測距センサ３１が接近限界とは判定しなかった場合でもステップＳ４２０にて距離データを取得し、ステップＳ４２５にて接近限界以下となっているか判断する。光測距センサを利用する場合でも接近限界は３ｃｍとしている。そして、ステップＳ４２５にて接近限界以下となっていると判断された場合は、ステップＳ４３０にて走行を停止する。
【００４３】
このようにして、超音波測距センサ３１だけでは正確に測距できない対象についても光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌを併用することで正確に測距できる対象を増やし、障害物に衝突しないようにすることができる。
本実施例では、正確な障害物の検知のみならず、併用する超音波測距センサ３１と光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌのいずれかを利用し、障害物を検知したときに本体ＢＤを同障害物に対して垂直となるように進行角度を修正する。むろん、通常、検出されるはずの障害物は室内の壁であり、図５に示すように９０度ターンを繰り返して室内をジグザグに走行して床面を網羅して清掃しようとすると、進行角度のずれが問題となる。最初は正確でも走行しているうちに微妙にずれてくると、網羅できない床面ができ、その部分が未清掃となる。これを防ぐため、壁に対面するごとに進行角度を修正することが有効となる。
【００４４】
壁に垂直となるようにするためには、本体ＢＤの前面の左右に配置されている光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌにて壁面までの距離を計測し、両者が測距した距離データが一致するように本体ＢＤを回転させるか、超音波測距センサ３１にて壁面までの距離を計測し、測距した距離データが最も小さくなるように本体ＢＤを回転させることで実現できる。
【００４５】
前者による方が好ましいが、本実施例では状況に分けて使い分けている。
本実施形態では、ステップＳ４１５にて光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌで距離データを取得可能か否かを判断しており、その判断結果によって使い分けをしている。すなわち、光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌで距離データを取得可能であるならばその距離データを利用する方が好ましいので、ステップＳ４４０にて同距離データを利用し、左右の光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌが測距した距離データが一致するように本体ＢＤを回転させる。また、光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌで距離データを取得できないのであれば、その距離データは利用できず、ステップＳ４３５にて超音波測距センサ３１が測距した距離データが最も小さくなるように本体ＢＤを回転させる。
【００４６】
なお、フローチャートでは、ステップＳ４２０にて光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌからの距離データで接近限界以下と判断したときには、再度、光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌで距離データを取得可能であるか判断する必要はなく、ステップＳ４３０にて走行停止後、ステップＳ４４０にて本体ＢＤを回転させている。そして、ステップＳ４０５にて超音波測距センサ３１からの距離データで接近限界以下と判断したときのみ、光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌで距離データを取得可能であるか判断している。
【００４７】
超音波測距センサ３１か光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌの距離データのいずれでも接近限界と判断しなかった場合は、ステップＳ４４５にて前方に障害物無しと判定し、いずれかで接近限界と判断した場合は、ステップＳ４５０にて前方に障害物ありと判定する。この判定結果は、図４に示すステップＳ１７０の判断に利用されることになる。
【００４８】
なお、ステップＳ１７０における前方の障害物の判断は、マッピング処理上では本体ＢＤの現在の座標の前方隣の単位エリアに障害物が存在するか否かを判断するものである。例えば、図６において座標（１、８）に本体ＢＤが位置しているときには、前方隣の座標（１、９）の単位エリアに障害物が存在するか否かを判断することになる。
【００４９】
ステップＳ１７０において前方の障害物が検知されたと判断した場合には、次に、ステップＳ１８０において障害物エリアとしてマッピングする処理を行う。すなわち、現在、本体ＢＤが位置している単位エリアの前方隣の座標を、障害物エリアとして書き込む処理を行う。例えば、図６では、本体ＢＤの座標（１、８）の前方隣の座標（１、９）が障害物エリア（×印）として書き込まれている。
【００５０】
ステップＳ１８０の処理を実行すると、次に、本体ＢＤを９０度ターンさせる処理を行う。この処理が行われると、本体ＢＤが障害物に対して平行に走行するようになる。
このときに９０度ターンさせる方向は、障害物がなく、未清掃エリアのある方向である。
ステップＳ１９０の処理を実行するか、または、ステップＳ１７０において前方に障害物が存在しないと判断した場合には、次に、ステップＳ２００において、本体ＢＤを前進走行させる処理を行う。この処理において、駆動モータ４２Ｒ，４２Ｌの制御を行い、本体ＢＤを、単位エリアだけ直進走行させる。例えば、本体ＢＤが座標（１、１）の座標に存在するときには、座標（１、２）まで走行する。また、例えば、本体ＢＤが座標（１、８）に位置し、上述したステップＳ１９０の処理により９０度ターンが行われた場合には、座標（２、９）に移動する。
【００５１】
ステップＳ２００の処理を実行すると、次に、先に９０度ターンが行われたか否かを判断する。この処理において、上述したステップＳ２００の前進走行にかかる処理が行われる前に、ステップＳ１９０の処理による９０度ターンが行われていたか否かを判断する。ステップＳ２１０において先に９０度ターンが行われていたと判断した場合には、次に、ステップＳ２２０において再度９０度ターンを行う。
【００５２】
一方、ステップＳ２１０において先に９０度ターンが行われていないと判断した場合には、次に、ステップＳ２３０において終端に到達したか否かを判断する。本マッピング処理では、前方と左右側方との両方に障害物が検知された場合と、既に走行した単位エリアに到達した場合とに、終端に到達したと判断される。ステップＳ２３０において終端に到達していないと判断した場合には処理をステップＳ１００に戻す一方、終端に到達したと判断した場合には、マッピング処理を終了させる。
【００５３】
図４に示したマッピング処理が行われることにより、図５において二点鎖線の矢印にて示した経路で本体ＢＤが走行するとともに、図５中、Ｅ地点（座標（１０、９））にて同処理が終了して本体ＢＤが停止するとともに、図６に示すようなマッピングデータが作成される。なお、図６に示す空白部分は、上述したように未清掃エリアを示しているが、この未清掃エリアには、実際に本体ＢＤが走行することができるエリアと、本体ＢＤが走行することができない障害物が存在するエリアとが含まれている。
【００５４】
図４に示したマッピング処理が実行された後、図６に示す空白部分である未清掃エリアに移動し、同未清掃エリアを走行して清掃する処理を続ける。
（４）各種変形例：
上述した実施形態においては、駆動機構を一対の駆動モータ４２Ｒ，４２Ｌと駆動輪１２Ｒ，１２Ｌとで実現しているが、無端ベルトなどの他の手法を採用することも可能である。掃除機構は、サイドブラシとメインブラシと吸引ファンとで実現しているが、かかる構成が最も効率的ではあるものの利用可能な資源には限界があるので、モータを減らす等の要求がある場合にはサイドブラシを減らしたりすることも可能である。また、吸引ファンを省略するような清掃機構も実現可能ではある。
【００５５】
移動検知センサは駆動モータ４２Ｒ，４２Ｌに連結したロータリーエンコーダ４３Ｒ，４３Ｌを利用しているが、従動輪に連結して駆動輪１２Ｒ，１２Ｌがスリップするようなときにも正確な移動情報を取得できるようにしても良い。むろん、ジャイロセンサ３７などの他のセンサの検知結果を併用することも可能である。
【００５６】
周辺センサは超音波測距センサ３１と光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌと横壁センサ３６によって実現しているが、上記本体の周辺の状況を検知するには他の様々な原理を利用したセンサを利用することが可能である。
また、マッピングの手法も様々であり、上述したような９０度ターンと直進走行を基準としてジグザグ走行で室内の床面を網羅する方法以外にも各種の制御手法を利用可能である。
（５）まとめ：
以上、説明したように、本実施形態にかかる自走式掃除機１０では、ステップＳ４００にて超音波測距センサ３１からの測距データを取得した後、ステップＳ４０５にて取得した距離データが接近限界以下となっているか判断し、接近限界以下となっていると判断された場合は、ステップＳ４１０にて走行を停止するし、ステップＳ４０５にて接近限界と判定されなかった場合は、ステップＳ４２０にて左右の光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌからの距離データを取得し、ステップＳ４２５にて接近限界以下となっているか判断するようにしており、いずれかで接近限界以下となっていると判断された場合は、走行を停止するようにしたため、超音波測距センサ３１だけでは正確に測距できない対象についても光測距センサ３２Ｒ，３２Ｌを併用することで正確に測距できる対象を増やし、障害物に衝突しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる本体の斜視図である。
【図２】同本体の背面図である。
【図３】本自走式掃除機の内部構造を示すブロック図である。
【図４】マッピング処理のフローチャートである。
【図５】マッピング処理に伴う走行状況を示す室内の簡略図である。
【図６】マッピング処理を説明する図である。
【図７】前方障害物判定のためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１０…自走式掃除機
ＢＤ…本体
１２Ｒ，１２Ｌ…駆動輪
１３…補助輪（転動輪）
１４…段差センサ
１５…メインブラシ
１５ａ…吸引口
１６（Ｒ，Ｌ）…サイドブラシ
１７…バンパセンサ
１８…吸引ファン
１９…操作パネル
２１…ＣＰＵ
２２…ＲＡＭ（記憶領域）
２３…ＲＯＭ
２４…バス
２６…バッテリー監視回路
２７…バッテリー
２９ａ…音声回路
２９ｂ…スピーカ
３０…センサＩ／Ｆ
３１…超音波測距センサ
３２…光測距センサ
５２…メインブラシモータ
３５…焦電センサ
３６Ｒ，３６Ｌ…横壁センサ
３７…ジャイロセンサ
４１…モータ駆動Ｉ／Ｆ
４２Ｒ，４２Ｌ…駆動輪モータ
４３ｃ…エンコーダＩ／Ｆ
４３Ｒ，４３Ｌ…ロータリーエンコーダ
５５…吸引モータ
６１ａ…無線ＬＡＮユニット
６１ｂ…ＬＡＮＩ／Ｆ
６１…無線ＬＡＮモジュール
７２…赤外線光源（赤外線ＬＥＤ）
７３ａ…赤外線ＣＣＤカメラ（赤外光カメラ）
７３ｂ…カメラＩ／Ｆ
【図１】
2007148591.tif 000003
【図２】
2007148591.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007148591.tif 000007
【図６】
2007148591.tif 000008
【図７】
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