(57)【要約】【課題】未掃除領域を残すことなく効率よく掃除することが可能な自走式掃除機を提供する。【解決手段】全体的往復掃除を行った後に、壁際走行を行う。壁際走行を行う際には、全体的往復掃除における未掃除エリアが探索し、未掃除エリアが探索された場合には当該未掃除エリアについて部分的に往復掃除を実行する。室内を少なくとも１周するまで、壁際走行を行わせることにより、効率よく、漏れのない掃除を実現させることができる。【選択図】図５
2007209392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を計測するジャイロセンサと、車輪の回転数により走行距離を計測するロータリーエンコーダと、正面および側方の障害物を検知し同障害物との距離を計測する障害物センサとを具備する自走式掃除機において、
上記障害物センサは超音波センサと赤外線フォトリフレクタとからなるとともに、
ＣＰＵがメモリに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開しつつ実行することにより、
上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、予め設定された終点に同本体が到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる全体的往復掃除実行モジュールと、
上記全体的往復掃除実行モジュールの実行中において、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、掃除済エリアと未掃除エリアと障害物の位置とを特定したマッピングデータを生成し、メモリに記憶するマッピングモジュールと、
上記全体的往復掃除実行モジュールの実行後において、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に平行に沿って進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させる壁際走行実行モジュールと、
上記壁際走行実行モジュールの実行中において、上記ジャイロセンサと上記ロータリーエンコーダによって特定される上記本体の現在位置が上記マッピングデータにおける未掃除エリアであるか否かを判定する未掃除エリア判定モジュールと、
上記本体の現在位置が上記マッピングデータにおける未掃除エリアであることを上記未掃除エリア判定モジュールが判定したとき、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで上記全体的往復掃除実行モジュールによって直進させられた方向と平行に直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、同本体が同現在位置から上記マッピングデータにおける上記掃除済エリアに到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる部分的往復掃除実行モジュールと、
上記障害物に沿った位置に配置され上記本体に電源を供給可能な充電器に同本体が到達したことを検知する充電器検知モジュールと、
上記壁際走行実行モジュールの実行中において、上記本体が上記充電器に２度到達したことを上記充電器検知モジュールが検知したことを認識したとき、上記壁際走行実行モジュールによる操舵および駆動を停止させる停止モジュールと、
上記停止モジュールの実行後一定の期間、上記本体をランダムに進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせるランダム掃除実行モジュールとを実行するマイコンを具備することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を計測するジャイロセンサと、車輪の回転数により走行距離を計測するロータリーエンコーダと、正面および側方の障害物を検知し同障害物との距離を計測する障害物センサとを具備する自走式掃除機において、
上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、予め設定された終点に同本体が到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる全体的往復掃除手段と、
上記全体的往復掃除手段が掃除を行わせた後に、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に平行に沿って進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させる壁際走行手段と、
上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記ジャイロセンサと上記ロータリーエンコーダによって特定される上記本体の現在位置が上記全体的往復掃除手段によって走行されなかった未掃除エリアであるか否かを判定する未掃除エリア判定手段と、
上記本体の現在位置が上記未掃除エリアであることを上記未掃除エリア判定手段が判定したとき、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで上記全体的往復掃除手段における直進方向と平行に直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、同本体が同現在位置から上記全体的往復掃除手段によってすでに走行した掃除済エリアに到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる部分的往復掃除手段とを具備することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
上記全体的往復掃除手段が掃除を行わせる際に、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、掃除済エリアと未掃除エリアと障害物の位置とを特定したマッピングデータを生成するマッピング手段を具備するとともに、
上記未掃除エリア判定手段は、上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記ジャイロセンサと上記ロータリーエンコーダによって特定される上記本体の現在位置が上記マッピングデータにおける未掃除エリアであるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
上記障害物に沿った位置に配置され上記本体に電源を供給可能な充電器に同本体が到達したことを検知する充電器検知手段と、
上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記本体が上記充電器に２度到達したことを上記充電器検知手段が検知したことを認識したとき、上記壁際走行手段による操舵および駆動を停止させる停止手段とを具備することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項５】
上記停止手段が上記壁際走行手段による操舵および駆動を停止させた後一定の期間、上記本体をランダムに進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせるランダム掃除手段を具備することを特徴とする請求項４に記載の自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走式掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自走式掃除機として、縦方向の往復走行と横方向の往復走行とを組み合わせることにより、未掃除領域を生じさせることなく、掃除を行わせるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる構成において、縦方向の往復走行と横方向の往復走行を双方とも全体的に行う。その際の軌跡をマッピングしておくことにより、どこが未掃除領域であるかを把握することができ、未掃除領域を再掃除させることが可能であった。
【特許文献１】特開２００４−４９７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した自走式掃除機においては、縦方向の往復走行と横方向の往復走行を双方とも全体的に行うため、重複して掃除する領域が増大し、無駄な電力を消費するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたものであり、未掃除領域を残すことなく効率よく掃除することが可能な自走式掃除機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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項２にかかる発明は、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を計測するジャイロセンサと、車輪の回転数により走行距離を計測するロータリーエンコーダと、正面および側方の障害物を検知し同障害物との距離を計測する障害物センサとを具備する自走式掃除機において、
上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、予め設定された終点に同本体が到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる全体的往復掃除手段と、上記全体的往復掃除手段が掃除を行った後に、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に平行に沿って進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させる壁際走行手段と、上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記ジャイロセンサと上記ロータリーエンコーダによって特定される上記本体の現在位置が上記全体的往復掃除手段によって走行されなかった未掃除エリアであるか否かを判定する未掃除エリア判定手段と、上記本体の現在位置が上記未掃除エリアであることを上記未掃除エリア判定手段が検知したとき、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで上記全体的往復掃除手段における直進方向と平行に直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、同本体が同現在位置から上記全体的往復掃除手段によってすでに走行した掃除済エリアに到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる部分的往復掃除手段とを具備する構成としてある。
【０００７】
上記のように構成した請求項２の発明では、駆動機構によって操舵および駆動を実現され、掃除機構によって掃除を行うことができる。ジャイロセンサは本体の向いている方向角を計測し、ロータリーエンコーダは車輪の回転数により走行距離を計測する。さらに、障害物センサが備えられ、同障害物センサは正面および側方の障害物を検知し同障害物との距離を計測する。
【０００８】
全体的往復掃除手段は、上述した各部を制御することにより、下記の動作を実行させる。まず、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果を取得し、これらの計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで直進させる。そして、上記本体が障害物に略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる。以上の動作を繰り返し上記駆動機構に実行させることにより、上記本体を往復走行させることができる。この間に、上記掃除機構に掃除を行わせるため、往復走行しながら全体的な掃除を行うことができる。
【０００９】
壁際走行手段は、上記全体的往復掃除手段が掃除を行わせた後に、上述した各部を制御することにより、下記の動作を実行させる。上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果を取得し、これらの計測結果に基づいて、上記本体を障害物に平行に沿って進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させる。例えば、障害物が部屋の壁である場合には、壁沿いに上記本体を走行させることとなる。
【００１０】
未掃除エリア判定手段は、上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記本体の現在位置が上記全体的往復掃除手段によって走行されなかった未掃除エリアであるか否かを判定する。すなわち、障害物に沿って走行する間に、上記本体が上記全体的往復掃除手段によって掃除されなかった場所に到達したかどうかが未掃除エリア判定手段にて検知される。
【００１１】
部分的往復掃除手段は、上記本体の現在位置が上記未掃除エリアであることを上記未掃除エリア判定手段が判定したときに、上述した各部を制御することにより、下記の動作を実行させる。上記未掃除エリアであると判定された現在位置から上記全体的往復掃除手段によってすでに走行した掃除済エリアに到達するまでの間、同全体的往復掃除手段と同様の往復掃除を実行させる。すなわち、現在位置である未掃除エリアから上記全体的往復掃除手段と同様の往復掃除の実行を開始し、同往復掃除を掃除済エリアに到達するまで継続することにより、上記全体的往復掃除手段によって掃除されなかった未掃除エリアのみを往復掃除させることができ、重複掃除を抑制することができる。
【００１２】
また、請求項３にかかる発明は、上記全体的往復掃除手段が掃除を行わせる際に、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、掃除済エリアと未掃除エリアと障害物の位置とを特定したマッピングデータを生成するマッピング手段を具備するとともに、
上記未掃除エリア判定手段は、上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記ジャイロセンサと上記ロータリーエンコーダによって特定される上記本体の現在位置が上記マッピングデータにおける未掃除エリアであるか否かを判定する構成としてある。
【００１３】
上記のように構成した請求項３の発明では、マッピングにより上記本体の現在位置が上記未掃除エリアであることを上記未掃除エリア判定手段が判定することが可能となる。まず、マッピング手段が備えられ、同マッピング手段は、上記全体的往復掃除手段が掃除を行わせる際に、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、掃除済エリアと未掃除エリアと障害物の位置とを特定したマッピングデータを生成する。そして、上記未掃除エリア判定手段は、上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記ジャイロセンサと上記ロータリーエンコーダによって特定される上記本体の現在位置と上記マッピングデータに当てはめることにより、同現在位置が未掃除エリアに位置しているか否かを判定することができる。
【００１４】
また、請求項４にかかる発明は、上記障害物に沿った位置に配置され上記本体に電源を供給可能な充電器に同本体が到達したことを検知する充電器検知手段と、
上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記本体が上記充電器に２度到達したことを上記充電器検知手段が検知したことを認識したとき、上記壁際走行手段による操舵および駆動を停止させる停止手段とを具備する構成としてある。
【００１５】
上記のように構成した請求項４の発明では、充電器検知手段が備えられ、同充電危険値手段によって上記障害物に沿った位置に配置された充電器に同本体が到達したことを検知することができる。停止手段は、上記壁際走行手段が上記本体を走行させる際に、上記本体が上記充電器に２度到達したことを上記充電器検知手段が検知したことを認識する。そして、上記本体が上記充電器に２度到達した時点で、上記壁際走行手段による操舵および駆動を停止させる。
【００１６】
さらに、請求項５にかかる発明は、上記停止手段が上記壁際走行手段による操舵および駆動を停止させた後一定の期間、上記本体をランダムに進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせるランダム掃除手段を具備する構成としてある。
【００１７】
上記のように構成した請求項５の発明では、ランダム掃除手段が備えられ、同ランダム掃除手段は、上記停止手段が上記壁際走行手段による操舵および駆動を停止させた後一定の期間、上記本体をランダムに進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させる。これと同時に上記掃除機構に掃除を行わせることにより、ランダムな軌跡の掃除を行わせることができる。
【００１８】
以上説明した請求項２から請求項６の構成をより具体化した構成としても本発明を実現することが可能であり、その一例として請求項１にかかる発明は、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を計測するジャイロセンサと、車輪の回転数により走行距離を計測するロータリーエンコーダと、正面および側方の障害物を検知し同障害物との距離を計測する障害物センサとを具備する自走式掃除機において、
上記障害物センサは超音波センサと赤外線フォトリフレクタとからなるとともに、ＣＰＵがメモリに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開しつつ実行することにより、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、予め設定された終点に同本体が到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる全体的往復掃除実行モジュールと、上記全体的往復掃除実行モジュールの実行中において、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、掃除済エリアと未掃除エリアと障害物の位置とを特定したマッピングデータを生成し、メモリに記憶するマッピングモジュールと、上記全体的往復掃除実行モジュールの実行後において、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に平行に沿って進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させる壁際走行実行モジュールと、上記壁際走行実行モジュールの実行中において、上記ジャイロセンサと上記ロータリーエンコーダによって特定される上記本体の現在位置が上記マッピングデータにおける未掃除エリアであるか否かを判定する未掃除エリア判定モジュールと、上記本体の現在位置が上記マッピングデータにおける未掃除エリアであることを上記未掃除エリア判定モジュールが判定したとき、上記ジャイロセンサと上記障害物センサと上記ロータリーエンコーダにおける計測結果に基づいて、上記本体を障害物に略突き当たるまで上記全体的往復掃除実行モジュールによって直進させられた方向と平行に直進させ、略突き当たったところで同本体を同直進させた方向に略直交する方向にずらしつつ反転させる操舵および駆動を、同本体が同現在位置から上記マッピングデータにおける上記掃除済エリアに到達するまで繰り返し上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせる部分的往復掃除実行モジュールと、上記障害物に沿った位置に配置され上記本体に電源を供給可能な充電器に同本体が到達したことを検知する充電器検知モジュールと、上記壁際走行実行モジュールの実行中において、上記本体が上記充電器に２度到達したことを上記充電器検知モジュールが検知したことを認識したとき、上記壁際走行実行モジュールによる操舵および駆動を停止させる停止モジュールと、上記停止モジュールの実行後一定の期間、上記本体をランダムに進行させる操舵および駆動を上記駆動機構に実行させつつ、上記掃除機構に掃除を行わせるランダム掃除実行モジュールとを実行するマイコンを具備する構成としてある。
【００１９】
すなわち、請求項１の発明では、マイコンが制御プログラムの各モジュールを実行させることによって、本発明の各制御を自走式掃除機に実現させることができる。また、請求項１の発明では、超音波センサとフォトリフレクタによって障害物を検知することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように請求項１および請求項２にかかる発明によれば、未掃除領域を残すことなく効率よく掃除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。
請求項３にかかる発明によれば、マッピングデータに基づいて本体が未掃除エリアに到達したことを検知することができる。
請求項４にかかる発明によれば、少なくとも室内を１周した後に壁際走行を停止させることができ、一通り室内の未掃除エリアを検索することができる。
請求項５にかかる発明によれば、未掃除エリアを消失させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）自走式掃除機の外観：
（２）自走式掃除機の内部構成：
（３）自走式掃除機の動作：
（４）まとめ：
【００２２】
（１）自走式掃除機の外観：
図１は本発明の一実施形態にかかる自走式掃除機を斜めから見て示しており、図２は図１に示した自走式掃除機を下方から見て示している。なお、図１において、白抜きの矢印により示した方向が自走式掃除機の前進時の進行方向であり、正面を意味する。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、後退および所定の回転軸を中心とした旋回を行うことが可能となっている。
【００２３】
また、自走式掃除機１０の正面には、前方障害物センサとしての超音波センサ３１ａが設けられている。自走式掃除機１０の左右側面における対称な位置には側方障害物センサとしての超音波センサ３１ｂ，３１ｃが備えられている。超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、それぞれ超音波を発生する発信部と、同発信部から発せられ前方の壁に反射して戻ってくる超音波を受信する受信部とを備え、発信部から発せられた超音波が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することができるようになっている。
【００２４】
例えば、正面の超音波センサ３１ａが前方に超音波を発することにより、前方の障害物までの距離を計測することができる。同様の左右側面の超音波センサ３１ｂ，３１ｃが斜め側方に超音波を発することにより、斜め前方の障害物までの距離を計測することができる。なお、超音波センサ３１ｂ，３１ｃは左右対称位置に備えられているため、本体ＢＤの進行方向が前方の壁に対して垂直であるときには、超音波センサ３１ｂ，３１ｃによりそれぞれ計測された距離が同一となる。本体ＢＤの正面下部にはバンパー３２が前方に突設されている。バンパー３２は前方の障害物との衝突の際の衝撃を和らげるとともに、同衝突を検知するための機械式スイッチを有している。そのため、バンパー３２を本発明の障害物センサとして使用することも可能である。
【００２５】
また、本体ＢＤの正面側の左右両側には、障害物センサとしてのフォトリフレクタ３６（３６Ｒ，３６Ｌ）が左右対称に設けられている。このフォトリフレクタ３６は、赤外線を発する発光部と壁により反射した赤外線を受光する受光部とからなり、フォトリフレクタ３６によっても障害物の有無および障害物との距離を検知することができる。すなわち、本実施形態において超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６とが本発明の障害物センサに相当する。障害物によって超音波や赤外光の反射率が異なるため、超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６とを組み合わせることにより、種々の障害物にも対応することが可能となる。むろん、超音波センサとフォトリフレクタの配設個数や配設位置は適宜変更することができ、例えばフォトリフレクタにて側方の距離を計測するようにしてもよい。
【００２６】
図２において、本体ＢＤの裏側中央の左右両端部には、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、３つの補助輪１３がそれぞれ設けられている。さらに、本体ＢＤの裏側の右上、右下、左上、左下には、路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の裏側中央より下側には、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（図示せず）により回転駆動され、路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がそれぞれ設けられている。
【００２７】
（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、マイコンを構成するＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ２２がバス２４を介して接続されている。ＣＰＵ２１は、不揮発性のメモリである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。
【００２８】
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、上述した充電器１００から充電を行うための充電端子２７ａを備えている。この充電端子２７ａには、充電器１００の給電端子１０２ａ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。
【００２９】
また、本体ＢＤは、障害物センサとしての超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌ、および、段差センサ１４とをそれぞれ備えている（図１、図２参照）。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、本体ＢＤの進行方向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３７ａを備え、角速度センサ３７ａ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の向いている方向角を検出することが可能である。
【００３０】
本発明にかかる自走式掃除機１０は、駆動機構として、モータドライバ４１Ｒ、４１Ｌ
と駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌと駆動輪モータ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、旋回走行を行う際に回転方向と回転角度とが、モータドライバ４１Ｒ、４１Ｌによって詳細に駆動制御される。各モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌ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よい。
【００３１】
また、本体ＢＤは、上記走行距離計測手段としてのロータリーエンコーダ３８を具備している。このロータリーエンコーダ３８は、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌと一体的に取り付けられており、駆動輪１２Ｒ、１２Ｌの回転数から、本体ＢＤの走行距離を算出することができるようになっている。
【００３２】
なお、ロータリーエンコーダは駆動輪と直結させず、駆動輪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ようにしてもよい。このようにすることにより、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。また、加速度センサ４４はＸＹＺ三軸方向における加速度を検知し、検知結果を出力する。ギアユニットや駆動輪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たりして実現してもよい。
【００３３】
実施形態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２のサイドブラシ１６（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内に格納する吸引ファン（図示せず）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、また、上記吸引ファンは、吸引モータ５５により駆動される。メインブラシモータ５２、吸引モータ５５には、それぞれモータドライバ５４、５６から駆動電力が供給される。メインブラシ１５を使用した掃除は、床面の状況やバッテリーの状況やユーザーの指示等に応じてＣＰＵ２１が適宜判断して制御するようにしている。
【００３４】
図４は、ＣＰＵ２１がＲＡＭ２２をワークエリアとして使用して実行する制御プログラムのモジュール構成を示している。同図において、制御プログラムＰは、全体的往復掃除実行モジュールＰ１とマッピングモジュールＰ２と壁際走行実行モジュールＰ３と未掃除エリア判定モジュールＰ４と部分的往復掃除実行モジュールＰ５と停止モジュールＰ６とランダム掃除実行モジュールＰ７と充電器検知モジュールＰ８とから構成されている。
【００３５】
全体的往復掃除実行モジュールＰ１と壁際走行実行モジュールＰ３と部分的往復掃除実行モジュールＰ５と停止モジュールＰ６とランダム掃除実行モジュールＰ７は、上述した各種センサ（超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，フォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌ，段差センサ１４，ジャイロセンサ３７，ロータリーエンコーダ３８，加速度センサ４４）の検出・計測結果を取得するとともに、同検出・計測結果に基づいて各モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌ，５４，５６に駆動信号を出力する。これにより、各状況に応じた動作を実現させることができる。なお、各モジュールが実行させる動作については後に詳述する。
【００３６】
マッピングモジュールＰ２は、超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌとジャイロセンサ３７とロータリーエンコーダ３８と加速度センサ４４による計測結果を取得し、同計測結果から本体ＢＤの所在位置を特定する。ジャイロセンサ３７とロータリーエンコーダ３８と加速度センサ４４によれば、本体ＢＤの回転角度と進行距離を割り出すことができるため、ある基準位置に対する現在の位置を特定することができる。
【００３７】
そして、実際に本体ＢＤが移動した位置を平面座標にマッピングすることにより、本体ＢＤの軌跡を示すマッピングデータを生成する。このマッピングデータはＲＡＭ２２にて保持される。また、各位置において超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌの計測結果を取得することにより、各位置における障害物の位置も特定することができる。従って、マッピングモジュールＰ２は本体部ＢＤの軌跡とともに、障害物の位置もマッピングする。
【００３８】
未掃除エリア判定モジュールＰ４は、マッピングモジュールＰ２と同様に超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌとジャイロセンサ３７とロータリーエンコーダ３８と加速度センサ４４による計測結果を取得し、同計測結果から本体ＢＤの現在位置を特定する。そして、ＲＡＭ２２からマッピングデータを取得し、本体ＢＤの現在位置がマッピングデータにおいて本体部ＢＤの軌跡上にあるかどうかを判定する。すなわち、本体ＢＤが現在位置している位置が、過去においてすでに本体ＢＤが走行した位置であるかどうかを判定する。
【００３９】
充電器検知モジュールＰ８は、超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌ等のセンサの計測結果を利用して充電器１００の形態的特徴を検出する。すなわち、超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌ等のセンサにて常に障害物の監視を行っており、その際に充電器１００の形態的特徴に合致する計測結果が得られた場合に現在本体ＢＤが充電器１００の付近を走行していると判断する。例えば、充電器１００に特異な赤外線反射パターンを設けておき、フォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌにて赤外線反射パターンに応じた計測結果を得るようにしてもよいし、充電器１００に特異な凹凸パターンを設けておき超音波センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌにて検出するようにしてもよい。
【００４０】
（３）自走式掃除機の動作：
次に、自走式掃除機１０の動作について説明する。図５は自動掃除実行処理の流れを示している。まず、ステップＳ１００においては、全体的往復掃除実行モジュールＰ１が全体的往復掃除を実行させる。すなわち、全体的往復掃除実行モジュールＰ１は、駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌを駆動させて本体ＢＤの直進走行を行わせながら自走式掃除機１０が備える各種のセンサの検知結果を入力して同検知結果に基づく駆動制御を行い、さらに、メインブラシモータ５２と吸引モータ５５を駆動させて掃除作業を行わせる。
【００４１】
図６は、全体的往復掃除実行モジュールＰ１が往復掃除を実行させる際の本体ＢＤの軌跡を示している。同図に示すように、全体的往復掃除において、まず本体ＢＤは直進させられる。そして、超音波センサ３１ａまたはフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌにて本体ＢＤが正面の障害物に略突き当たることが検知されるまで、直進を継続する。例えば、本体ＢＤの先頭と正面の障害物との距離が所定量を下回ったときに、本体ＢＤが正面の障害物に略突き当たったと判定するようにしてもよい。
【００４２】
本体ＢＤが正面の障害物に略突き当たると、その場で本体ＢＤの走行を停止させ、ジャイロセンサ３７にて回転角を監視しつつ本体ＢＤを９０度回転させる。そして、本体ＢＤの幅だけ本体ＢＤを前進させることにより、はじめの直進方向と直交する方向に本体ＢＤをずらすことができる。本体ＢＤをずらすと、さらに駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌを駆動させて、はじめの直進方向と反対向きに進行できるように本体ＢＤを反転させる。
【００４３】
反転させられた本体ＢＤは、再度、前進を開始し、はじめの直進方向と反対向きに進行する。以上の動作を繰り返して実行することにより、図６に示すような軌跡で本体ＢＤを走行させることができる。なお、本体ＢＤを直進方向と直交する方向にずらすにあたっては、常に同一方向にずれるようにしておく。図６の例では常に紙面右方向にずれており、左から順に掃除が行うことができる。具体的には、障害物に略突き当たった時に、往動後（紙面上移動後）には時計回りに９０度回転し、復動時（紙面下移動後）には反時計回りに９０度回転するようにすればよい。なお、全体的往復掃除実行モジュールＰ１が往復掃除を実行させる際には、メインブラシモータ５２や吸引モータ５５を駆動させて掃除作業を実行させているため、図６に示した軌跡は掃除済みであることを意味する。
【００４４】
なお、壁際から全体的往復掃除が開始できるように、予め障害物センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３６Ｒ，３６Ｌの計測結果から壁の位置を割り出し、その壁際から同壁に沿うような直進方向にて全体的往復掃除を開始させておくことが望ましい。一方、図６の紙面上においてこれ以上右にずれることができなくなった時点で、全体的往復掃除を終了させる。すなわち、正面を右に配向させたときに、前方間近に障害物が検知されたときには、全体的往復掃除を終了させる。
【００４５】
ステップＳ１００にて全体的往復掃除実行モジュールＰ１が全体的往復掃除を実行させるのと並行して、マッピングモジュールＰ２はマッピングを行う。すなわち、マッピングモジュールＰ２は全体的往復掃除における本体ＢＤの軌跡を格納したマッピングデータを生成し、ＲＡＭ２２に記憶させる。具体的には、全体的往復掃除実行モジュールＰ１が全体的往復掃除を実行させている間、マッピングモジュールＰ２は、逐次、ジャイロセンサ３７とロータリーエンコーダ３８と加速度センサ４４の計測結果を取得することにより、各時刻における本体ＢＤの位置を特定し、同特定した位置を平面座標上にプロットすることにより本体ＢＤの走行軌跡を示すマッピングデータを生成することができる。
【００４６】
図７は、図６に示した部屋を全体的往復掃除した場合に、マッピングモジュールＰ２が生成するマッピングデータを模式的に示している。同図において、マッピングデータはドットマトリクス状に各画素が配列する画像データであり、各画素が３種類のいずれかの状態を表す０〜２の３階調を有している。なお、各階調値が意味する状態は下記のとおりである。
０：未掃除
１：掃除済
２：障害物
【００４７】
各画素のアドレスは本体ＢＤの走行する物理的な位置に対応しており、１画素の大きさが上方から見たときの本体ＢＤの大きさにほぼ対応している。マッピングモジュールＰ２は、逐次、本体ＢＤの現在位置を特定し、同特定した現在位置に対応する画素に掃除（走行）済を意味する階調１を与えていく。これにより、マッピングデータにて本体ＢＤの軌跡を記録することができる。室内における往復動方向中央に障害物がない場合には、部屋の端から端まで往復移動することができるため、室内を隈無く掃除することができる。しかし、図７のように室内における往復動方向中央にテーブルやソファ等の障害物がある場合には、往復動の途中で本体ＢＤが引き返すこととなるため、室内に未掃除エリアが残存することとなる。
【００４８】
マッピングにおいては、各位置において障害物センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３６Ｒ，３６Ｌの計測結果を取得することにより、各位置における本体ＢＤと障害物との相対的な距離を割り出していく。そして、障害物が存在する位置に対応する画素に障害物を意味する階調２を与えていく。これにより、マッピングデータにて障害物の位置を記録することができる。以上のようなマッピングは全体的往復掃除実行モジュールＰ１が全体的往復掃除を開始させ終了させるまでの期間においては継続的に実行される。
【００４９】
全体的往復掃除実行モジュールＰ１が全体的往復掃除を終了させると、ステップＳ１１０にて壁際走行実行モジュールＰ３が壁際走行を開始させる。図８は、図６に示した部屋を壁際走行する軌跡を示している。壁際走行においては本体ＢＤの左右いずれか一方の側に障害物が常に一定の距離を保って存在するように本体ＢＤが走行させられる。図８においては、本体ＢＤが紙面反時計回りに走行しており、障害物が常に本体ＢＤの右側に一定の距離を保って存在するように本体ＢＤが走行させられている。
【００５０】
壁際走行においては右側面の超音波センサ３１ｂによって右側方の障害物との距離を常に監視しており、この距離が常に一定になるように全体的往復掃除実行モジュールＰ１が駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌを駆動させる。ステップＳ１００における全体的往復掃除は、本体ＢＤが部屋の右端まで移動したところで終了しているため、ステップＳ１１０の壁際走行では室内の壁際に沿って周回するように本体ＢＤを走行させることができる。壁際走行においては、メインブラシモータ５２や吸引モータ５５を駆動させて掃除動作を行ってもよいし、消費電力を抑えるために掃除動作を停止させてもよい。
【００５１】
壁際走行においては、未掃除エリア判定モジュールＰ４がジャイロセンサ３７とロータリーエンコーダ３８と加速度センサ４４の計測結果を取得することにより、逐次、本体ＢＤの現在位置を取得している。そして、ステップＳ１２０においては、未掃除エリア判定モジュールＰ４が壁際走行中の現在位置が未掃除エリアにあるかどうかを定期的に判定する。未掃除エリア判定モジュールＰ４はステップＳ１００における全体的往復掃除にて生成されたマッピングデータを取得し、壁際走行中の現在位置に対応するマッピングデータの画素の階調を取得し、その階調が０であるかどうかを判定する。
【００５２】
そして、壁際走行中の現在位置がマッピングデータにおける未掃除エリア（階調が０）の画素に対応する位置である場合には、ステップＳ１３０において部分的往復掃除実行モジュールＰ５が部分的往復掃除を実行させる。図８において示す点Ｔに本体ＢＤが到達したときに、本体ＢＤの現在位置に対応するマッピングデータの画素の階調が清掃済の１から未掃除の０に移行し、ここにおいて壁際走行中の現在位置が未掃除エリアであると判定される。
【００５３】
図９は、部分的往復掃除実行モジュールＰ５が図６に示した部屋に対して部分的往復掃除を実行させた際の本体ＢＤの軌跡を実線にて示している。同図に示すように、部分的往復掃除において、まず未掃除エリアであると判定された現在位置Ｔから本体ＢＤは全体的往復掃除と同様の直進方向で直進させられる。そして、全体的往復掃除と同様に超音波センサ３１ａまたはフォトリフレクタ３６Ｒ，３６Ｌにて本体ＢＤが正面の障害物に略突き当たることが検知されるまで、直進を継続する。
【００５４】
本体ＢＤが正面の障害物に略突き当たると、その場で本体ＢＤの走行を停止させ、ジャイロセンサ３７にて回転角を監視しつつ本体ＢＤを９０度回転させる。ここでは、直前の壁際走行にて走行していた方向に本体ＢＤを９０度回転させる。そして、全体的往復掃除と同様に本体ＢＤの幅だけ本体ＢＤを前進させることにより、はじめの直進方向と直交する方向に本体ＢＤをずらすことができる。本体ＢＤをずらすと、さらに同様に駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌを駆動させて、はじめの直進方向と反対向きに進行できるように本体ＢＤを反転させる。以上の動作を繰り返して行うことにより、図９に示すような軌跡で本体ＢＤを走行させることができる。なお、部分的往復掃除においては全体的往復掃除と同様に、メインブラシモータ５２や吸引モータ５５を駆動させて掃除動作を行っているとともに、マッピングモジュールＰ２がマッピングを並行して行っている。
【００５５】
また、部分的往復掃除を行っている際も、未掃除エリア判定モジュールＰ４がジャイロセンサ３７とロータリーエンコーダ３８と加速度センサ４４の計測結果を取得することにより、逐次、本体ＢＤの現在位置を取得している。そして、部分的往復掃除を実行中の現在位置に対応するマッピングデータの画素の階調が掃除済の１に移行した場合には、ステップＳ１３０の部分的往復掃除を終了させ、再度、壁際走行を開始させる。図９において示す点Ｈに本体ＢＤが到達したときに、本体ＢＤの現在位置に対応するマッピングデータの画素の階調が未清掃の０から掃除済の１に移行し、ここにおいて壁際走行中の現在位置が掃除済エリアであると判定される。
【００５６】
すなわち、部分的往復掃除を行った結果、すでに掃除が完了している掃除済エリアに本体ＢＤが到達し、これ以上、往復掃除を継続させる必要はないとして、再度、壁際走行を開始させる。再開した壁際走行においては再び壁際を走行することにより、別の箇所にある未掃除エリアを探索することができ、次の未掃除エリアに対する部分的往復掃除に移行することができる。図９の例では、はじめに未掃除エリアＡ１について部分的往復掃除が実行され、その後、壁際走行を行った後に次の未掃除エリアＡ２について部分的往復掃除が実行されることとなる。
【００５７】
一方、ステップＳ１２０において現在位置が未掃除エリアでないことが判定されると、ステップＳ１４０にて壁際走行の終了条件が判定される。本実施形態においては、壁際走行を行う際に、充電器検知モジュールＰ８が、本体ＢＤが充電器１００の付近を走行したことを検知しており、ステップＳ１４０ではステップＳ１１０から開始した壁際走行において本体ＢＤが充電器１００の付近を２度走行したことを停止モジュールＰ６が判定する。そして、ステップＳ１１０から開始した壁際走行において本体ＢＤが充電器１００の付近を２度走行した場合には、ステップＳ１５０にて停止モジュールＰ６が壁際走行を停止させる。
【００５８】
すなわち、壁際走行において本体ＢＤが室内の一定箇所に配置された充電器１００の付近を２度走行した場合には、少なくとも本体ＢＤが室内を１周したと判断することができ、未掃除エリアの探索が一通り完了したと判断する。ステップＳ１５０にて壁際走行を停止させると、ステップＳ１６０にてランダム掃除実行モジュールＰ７がランダム掃除を実行させる。なお、通常、充電器１００は部屋の使用や、電源の確保のため、壁や障害物に近い位置に配置されるため、壁等の障害物に沿って走行する壁際走行中において充電器１００が検知されることとなる。
【００５９】
図１０は、ランダム掃除の様子を示している。ランダム掃除においては、メインブラシモータ５２や吸引モータ５５を駆動させて掃除動作を行っている。ランダム掃除においては、往復掃除と同様に駆動輪モータ４２Ｒ，４２Ｌを駆動させて正面の障害物に略突き当たるまで本体ＢＤを直進走行させる。そして、障害物に略突き当たったところで、ランダムな方向に本体ＢＤを回転させ、回転後の方向に本体ＢＤを再び直進走行させる。以上の動作を繰り返すことにより、作為性のない走行を実現させることができる。これにより、図１０の未掃除エリアＡ３のように往復掃除における往復移動方向外側から障害物によって囲まれるエリアについても掃除が行われ得るようにすることができる。なお、一定時間ランダム掃除を継続したところで、ランダム掃除を終了させ、自動掃除処理を完了させる。
【００６０】
（４）まとめ：
以上説明したように、本発明においては全体的往復掃除を行った後に、壁際走行を行う。壁際走行を行う際には、全体的往復掃除における未掃除エリアが探索し、未掃除エリアが探索された場合には当該未掃除エリアについて部分的に往復掃除を実行する。室内を少なくとも１周するまで、壁際走行を行わせることにより、効率よく、漏れのない掃除を実現させることができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことはいうまでもない。当業者であればいうまでもないことであるが、上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用することは本発明の一実施例として開示されるものである。また、上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用することは本発明の一実施例として開示されるものである。さらに、上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用することも本発明の一実施例として開示されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図である。
【図２】自走式掃除機の裏面図である。
【図３】自走式掃除機の構成を示すブロック図である。
【図４】自走式掃除機のソフトウェア構成を示すブロック図である。
【図５】自動掃除実行処理のフローチャートである。
【図６】全体的往復掃除における本体の軌跡を示す図である。
【図７】マッピングデータを示す図である。
【図８】壁際走行における本体の軌跡を示す図である。
【図９】部分的往復掃除における本体の軌跡を示す図である。
【図１０】ランダム掃除における本体の軌跡を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…自走式掃除機
１２Ｒ、１２Ｌ…駆動輪
１４…段差センサ
２１…ＣＰＵ
２２…ＲＡＭ
２３…ＲＯＭ
２６…バッテリー監視回路
２７…バッテリー
２７ａ…充電端子
３１ａ，３１ｂ，３１…超音波センサ
３２…バンパー
３６Ｒ，３６Ｌ…フォトリフレクタ
３７…ジャイロセンサ
３７ａ…角速度センサ
３８…ロータリーエンコーダ
１００…充電器
【図１】
2007209392.tif 000003
【図２】
2007209392.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007209392.tif 000006
【図５】
2007209392.tif 000007
【図６】
2007209392.tif 000008
【図７】
2007209392.tif 000009
【図８】
2007209392.tif 000010
【図９】
2007209392.tif 000011
【図１０】
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