(57)【要約】【課題】基地局に対する清掃装置の位置を算出する清掃装置の位置決めシステムを提供する。【解決手段】清掃装置１０の位置決めシステム１は、清掃装置１０と、基地局１２と、を備える。清掃装置１０は、本体１００、制御ユニット１０２、清掃モジュール１０４、第一発信ユニット１０６及び第二発信ユニット１０８を有する。基地局１２は、第一受信ユニット１２２、２つの第二受信ユニット１２４、１２６及び演算装置１２０を有する。演算装置１２０は、第一受信ユニット１２２が受信するスタート信号及び各第二受信ユニット１２４、１２６が受信する超音波信号の時間点に基づき、清掃装置１０の位置を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体、制御ユニット、清掃モジュール、第一発信ユニット及び第二発信ユニットを有する清掃装置と、
第一受信ユニット、２つの第二受信ユニット及び演算装置を有する基地局と、
を備え、
前記制御ユニット、前記清掃モジュール、前記第一発信ユニット及び前記第二発信ユニットは、前記本体に設けられ、
前記制御ユニットは、前記清掃モジュール、前記第一発信ユニット及び前記第二発信ユニットに接続され、前記清掃モジュールに清掃させるためのエリアの環境の制御、前記第一発信ユニットからのスタート信号の発信、及び前記第二発信ユニットからの超音波信号の送信を制御し、
前記第一受信ユニットは、前記演算装置に接続され、前記スタート信号を受信し、
２つの前記第二受信ユニットは、前記演算装置にそれぞれ接続され、前記超音波信号を受信し、
２つの前記第二受信ユニットの間には固定距離を有し、
前記演算装置は、前記第一受信ユニットが受信する前記スタート信号及び各前記第二受信ユニットが受信する前記超音波信号の時間点に基づき、前記清掃装置の位置を算出することを特徴とする清掃装置の位置決めシステム。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記第一発信ユニットの前記スタート信号の発信及び前記第二発信ユニットの前記超音波信号の発信を同時に制御し、
前記演算装置は、
前記第一受信ユニットが受信する前記スタート信号の時間点に基づく基準時間点を確立するステップと、
一方の前記第二受信ユニットが受信する前記超音波信号の時間点に基づく第一時間点、及び、他方の前記第二受信ユニットが受信する前記超音波信号の時間点に基づく前記第二時間点を確立するステップと、
前記第一時間点と前記基準時間点との間の時間差である第一間隔時間、及び、前記第二時間点と前記基準時間点との間の時間差である第二間隔時間を演算するステップと、
前記第一間隔時間及び前記超音波信号の伝送速度の乗積に基づく前記一方の第二受信ユニットと前記清掃装置との距離である第一距離、及び、前記第二間隔時間及び前記超音波信号の伝送信号の乗積に基づく前記他方の第二受信ユニットと前記清掃装置との距離である第二距離を演算するステップと、
前記２つの第二受信ユニット間の距離、前記第一距離と前記第二距離間との関係に基づき、前記基地局に対する前記清掃装置の位置を演算するステップと、
を含む演算プロセスを実行することを特徴とする請求項１に記載の清掃装置の位置決めシステム。
【請求項３】
前記制御ユニットおよび前記演算装置は、同じ遅延時間がそれぞれ設定され、
前記遅延時間は、前記第一発信ユニットからの前記スタート信号の発信と前記第二発信ユニットからの前記超音波信号の発信時間との時間間隔であり、
前記第一間隔時間及び第二間隔時間内には、前記遅延時間がそれぞれ存在し、
前記演算装置は、
前記演算プロセス中の前記第一間隔時間の演算を実行する際、前記第一時間点と前記基準時間点との間の前記遅延時間を差し引きし、
前記演算プロセス中の前記第二間隔時間の演算を実行する際、前記第二時間点と前記基準時間点との間の前記遅延時間を差し引きすることを含むことを特徴とする請求項２に記載の清掃装置の位置決めシステム。
【請求項４】
前記基地局は、前記演算装置へ接続され、前記基地局に対する前記清掃装置の各位置を保存する保存モジュールを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の清掃装置の位置決めシステム。
【請求項５】
前記第一発信ユニットは、赤外線発信器であり、
前記第一受信ユニットは、赤外線受信器であることを特徴とする請求項１に記載の清掃装置の位置決めシステム。
【請求項６】
前記第一発信ユニットは、高周波発信器であり、
前記第一受信ユニットは、高周波受信器であることを特徴とする請求項１に記載の清掃装置の位置の位置決めシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境の清掃装置に関し、より詳しくは、清掃装置の位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
掃除機は、すでに室内環境の清掃に欠かせぬ物となっている。従来の掃除機は、使用の際、掃除機本体を片手で持ち、もう一方の手で掃除機の吸込口を持つ必要があるため、長時間の使用と掃除では、その重さが負担となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５６２１２９１号明細書
【特許文献２】米国特許第７３２８０８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の技術では、電源コードが短すぎ、いちいちコンセントを差し替えねば清掃を続けることが出来ず、掃除をする上で不便であった。
特許文献１には掃除機の制御方法が開示されている。特許文献１の掃除機は、従来の掃除機の欠点を効果的に改善し、環境を清掃する目的を達成させた。
【０００５】
また特許文献２には、掃除機の位置決め方法及び装置が開示されている。特許文献２の掃除機では、作業中に発信装置が同時に２つの超音波信号を発信すると互いに干渉し合い後続する位置判断に影響を与えてしまうため、まず赤外線信号および超音波信号を発信し、続けて他の超音波信号を発信することで、実際には２つの超音波信号を同時には発信しない。また、２つの超音波信号の発信には一定時間の間隔を有し、掃除機が継続して移動するため、掃除機が受信する２つの超音波信号の時間点は同じではなく、位置決めの際に誤差を生んだ。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、スタート信号と超音波信号を能動的に発信し、基地局の第一受信ユニットと２つの第二受信ユニットの受信時間点に基づき、基地局に対する清掃装置の位置を算出する清掃装置の位置決めシステムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る清掃装置の位置決めシステムは、清掃装置と、基地局と、を備える。清掃装置は、本体、制御ユニット、清掃モジュール、第一発信ユニット及び第二発信ユニットを有する。制御ユニット、清掃モジュール、第一発信ユニット及び第二発信ユニットは本体に設けられる。制御ユニットは、清掃モジュール、第一発信ユニット及び第二発信ユニットに接続される。制御ユニットは、前記清掃モジュールに清掃させるためのエリアの環境の制御、且つ前記第一発信ユニットのスタート信号の発信、及び第二発信ユニットの伝送速度のための超音波信号の送信を制御する。基地局は、第一受信ユニット、２つの第二受信ユニット及び演算装置を有する。第一受信ユニットは、演算装置に接続され、スタート信号を受信する。２つの第二受信ユニットは、演算装置にそれぞれ接続され、超音波信号を受信する。２つの第二受信ユニットの間には固定距離を有する。演算装置は、第一受信ユニットが受信するスタート信号及び各第二受信ユニットが受信する超音波信号の時間点に基づき、清掃装置の位置を算出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基地局に対する清掃装置の位置決めの精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による清掃装置の位置決めシステムのブロック図である。
【図２】図１の清掃装置と基地局との対向位置の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態の第一受信ユニット及び２つの第二受信ユニットが受信する信号を説明するタイムチャートである。
【図４】本発明の一実施形態の基地局の演算装置の演算のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態の清掃装置の第一発信ユニット及び第二発信ユニットが発信する信号を説明するタイムチャートである。
【図６】本発明の一実施形態の第一受信ユニット及び二つの第二受信ユニットが受信する図５の信号を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
まず、本発明の清掃装置の位置決めシステムの実施形態について説明する。
（一実施形態）
本発明の実施形態の一実施形態の構成を図１から図６に示す。図１および図２は、本発明の一実施形態の清掃装置の位置の検知に用いられる位置決めシステムであり、位置決めシステム１は、清掃装置１０と基地局１２とを備える。本実施形態の清掃装置１０は、掃除機である。
【００１１】
清掃装置１０は、本体１００、制御ユニット１０２、清掃モジュール１０４、第一発信ユニット１０６及び第二発信ユニット１０８を備える。本体１００は、清掃装置１０の外ケースである。制御ユニット１０２、清掃モジュール１０４、第一発信ユニット１０６及び第二発信ユニット１０８は、本体１００に設けられる。ここでは、第二発信ユニット１０８は、超音波信号発生器であり、超音波信号ＵＷＳの発生に用いられ、超音波信号ＵＷＳは指向性を制限されない。
【００１２】
制御ユニット１０２は、清掃モジュール１０４が清掃するエリアの環境の制御に用いられる。掃除機を例にとると、清掃モジュール１０４は、床の上の埃、砂利や毛髪等の吸い取りに用いられると共に、吸込ユニットが吸い込んだ埃、砂利や毛髪等を収集する。ここでは清掃モジュール１０４は、本体１００をエリア内で移動させる移動ユニット１０３を有する。移動ユニット１０３は、車輪或いはローラー等である。
【００１３】
制御ユニット１０２は、更に第一発信ユニット１０６のスタート信号の発信及び第二発信ユニット１０８の超音波信号ＵＷＳの発信の制御に用いられる。図１中の弧形破線は、第二発信ユニット１０８が発信する超音波信号ＵＷＳの伝送状態を表す。超音波信号ＵＷＳは、伝送速度で伝送され、且つ徐々に外に向けて伝送される。
【００１４】
基地局１２は、第一受信ユニット１２２、２つの第二受信ユニット１２４、１２６、及び演算装置１２０を備える。第一受信ユニット１２２は、演算装置１２０に接続されると共にスタート信号の受信に用いられる。２つの第二受信ユニット１２４、１２６は、演算装置１２０にそれぞれ接続されると共に、超音波信号ＵＷＳの受信に用いられる。第二受信ユニット１２４と第二受信ユニット１２６との間には固定距離Ｄ１を有する。演算装置１２０は、第一受信ユニット１２２が受信するスタート信号及び各第二受信ユニット１２４、１２６が受信する超音波信号の時間点に基づき、清掃装置１０の位置を算出する。図１によると、まず第二受信ユニット１２４が超音波信号ＵＷＳを受信し、続いて第二受信ユニット１２６が超音波信号ＵＷＳを受信する。但し、実際は、第二受信ユニット１２６が第二受信ユニット１２４より先に超音波信号ＵＷＳを受信する、或いは、第二受信ユニット１２４と第二受信ユニット１２６とが略同時に超音波信号ＵＷＳを受信することも可能である。
【００１５】
図２によれば、清掃装置１０が異なる位置にあると、清掃装置１０の制御ユニット１０２は、第一発信ユニット１０６を制御し、スタート信号を発信する。また、第二発信ユニット１０８を制御し、超音波信号を発信する。その後、基地局１２の演算装置１２０は、第一受信ユニット１２２が受信するスタート信号の時間点、及び、２つの第二受信ユニット１２４、１２６が受信する超音波信号の時間点に基づき、基地局１２に対する清掃装置１０の位置を算出する。
なお、本実施形態では、第一発信ユニット１０６は、赤外線発信器であり、第一受信ユニット１２２は、赤外線受信器である。
【００１６】
制御ユニット１０２が第一発信ユニット１０６のスタート信号の発信及び第二発信装置１０８の超音波信号ＵＷＳの発信を同時に制御すると、光速は超音波より伝送速度が速いため、第一受信ユニット１２２は、２つの第二受信ユニット１２４、１２６よりも先に信号を受信する。図３および図４によれば、演算装置１２０は、演算プロセスの実行に用いられ、演算プロセスは、以下のステップを含む。
【００１７】
ステップＳ２０では、第一受信ユニットが受信するスタート信号ＲＳの時間点に基づく基準時間点ｔ０を確立する。
ステップＳ２２では、第一時間点ｔ１及び第二時間点ｔ２を確立する。第一時間点ｔ１は、２つの第二受信ユニット１２４、１２６の内の何れか１つが受信する超音波信号ＵＷＳの時間点に基づき、第二時間点ｔ２は２つの第二受信ユニット１２４、１２６の他方が受信する超音波信号ＵＷＳの時間点に基づく。
【００１８】
ステップＳ２４では、第一間隔時間Ｔ１及び第二間隔時間Ｔ２を演算する。第一間隔時間Ｔ１は、第一時間点ｔ１と基準時間点ｔ０との間の時間差であり、第二間隔時間Ｔ２は、第二時間点ｔ２と基準時間点ｔ０との間の時間差である。
【００１９】
ステップＳ２６では、第一距離Ｄ２及び第二距離Ｄ３を演算する。図１のように、第一距離Ｄ２は、第一間隔時間Ｔ１及び超音波信号ＵＷＳの伝送速度の乗積に基づく一方の第二受信ユニットと清掃装置１０との距離である。第二距離Ｄ３は、第二間隔時間Ｔ２及び超音波信号ＵＷＳの伝送信号の乗積に基づく他方の第二受信ユニットと清掃装置１０との距離である。
【００２０】
ステップＳ２８では、二つの第二受信ユニット１２４、１２６間の距離、及び第一距離Ｄ２と第二距離Ｄ３との間の関係に基づき、基地局１２に対する清掃装置１０の位置を演算する。
【００２１】
これにより、第一受信ユニットがスタート信号ＲＳを受信した瞬間に演算装置１２０を起動させ、二つの第二受信ユニット１２４、１２６が超音波信号ＵＷＳを受信するのに必要な時間の計算を開始し、第一間隔時間Ｔ１、第二間隔時間Ｔ２、および、超音波信号ＵＷＳの伝送速度を換算して第一距離Ｄ２および第二距離Ｄ３を算出する。最後に、２つの第二受信ユニット１２４、１２６の固定の距離Ｄ１を利用して、二つの第二受信ユニット１２４、１２６の固定の距離Ｄ１、第一距離Ｄ２及び第二距離Ｄ３を基地局１２に対する清掃装置１０の位置（距離Ｄ２、距離Ｄ３及び角度θを含む。）に換算して三角関数により算出する。
【００２２】
図１、図５及び図６によると、制御ユニット１０２および演算装置１２０は、同じ遅延時間ＤＴをそれぞれ設定する。遅延時間ＤＴは、第一発信ユニット１０６からのスタート信号ＲＳの発信時間と第二発信ユニット１０８からの超音波信号ＵＷＳの発信時間との時間間隔である。演算装置１２０における図４中のステップＳ２４の実行には、それぞれ第一時間点ｔ１と基準時間点ｔ０との間の遅延時間ＤＴ、及び、第二時間点ｔ２と基準時間点ｔ０との間の遅延時間ＤＴの差し引きを含む。
【００２３】
図６によると、第二発信ユニット１０８が発信する超音波信号ＵＷＳは、第一発信ユニット１０６より遅延して発信されるため、実際の演算時には遅延時間ＤＴを差し引いた後に、実際の超音波信号ＵＷＳの伝送に必要な時間が得られ、演算装置１２０にて、引き続き図４のプロセスＳ２４を実行する。例えば、遅延時間ＤＴが１秒に設定されると、超音波信号ＵＷＳはスタート信号ＲＳより１秒遅く発信され、演算装置１２０が間隔時間を演算する際に遅延時間ＤＴである１秒を減算する。
【００２４】
図１によれば、基地局１２は、保存モジュール１２８を更に備える。保存モジュール１２８は、ハードディスク或いはフラッシュメモリ等である。保存モジュール１２８は、演算装置１２０へ接続されて、清掃装置１０を基地局１２に対向して移動する各位置の保存に用いられる。これにより、清掃装置１０では、エリア内の清掃の完了した位置が保存モジュール１２８内に記録される。
【００２５】
また、第一発信ユニット１０６には、上述の赤外線発信器以外にも、高周波発信器を選択してもよい。第一受信ユニット１２２を高周波受信器とし、高周波発信器が発信する高周波信号、即ちスタート信号、の受信に用いられる。高周波発信器が発信させる高周波信号は無指向性であり、且つ地形や例えば家具等である物体の影響を受けず、第一受信ユニット１２２に高周波信号を効果的に受信させる。
【００２６】
以上を総合すると、本実施形態の清掃装置１０の位置決めシステム１では、第一発信ユニット１０６がスタート信号ＲＳを発信し、第二発信ユニット１０８が超音波信号を発信するのみで、第一受信ユニット１２２がスタート信号ＲＳを受信した後に演算装置１２０を起動して時間の計算を開始し、２つの第二受信ユニット１２４、１２６が共に同じ超音波信号を受信した後に、基地局１２に対する清掃装置１０の位置を算出する。これにより、位置決めの精度が向上する。
【００２７】
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の技術的範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、本発明の技術的範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・・・位置決めシステム
１０・・・・清掃装置
１００・・・本体
１０２・・・制御ユニット
１０４・・・清掃モジュール
１０６・・・第一発信ユニット
１０８・・・第二発信ユニット
１２・・・・基地局
１２０・・・演算装置
１２２・・・第一受信ユニット
１２４・・・第二受信ユニット
１２６・・・第二受信ユニット
１２８・・・保存モジュール
ＵＷＳ・・・超音波信号
ＲＳ・・・・スタート信号
Ｄ１・・・・固定距離
Ｄ２・・・・第一距離
Ｄ３・・・・第二距離
ｔ０・・・・基準時間点
ｔ１・・・・第一時間点
ｔ２・・・・第二時間点
Ｔ１・・・・第一間隔時間
Ｔ２・・・・第二間隔時間
θ・・・・・角度
【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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