(57)【要約】    【課題】周囲に人が存在するときは人が存在しないときに比べてより確実に障害物との衝突を回避できる自走式電子機器を提供する。    【解決手段】自走しながら作業を行う筐体と、前記筐体から前記障害物までの距離とを検出する障害物センサと、周囲における人の存在を感知する人感知部と、前記障害物センサおよび前記人感知部を制御し、かつ前記障害物センサが自走経路上に存する障害物との距離が閾値以下になったときに前記障害物を回避するように走行を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記人感知部が人の存在を感知するとそれに応答して前記閾値が通常走行モードよりも大きく設定されてなる安全走行モードに走行制御の切換えを行うことを特徴とする自走式電子機器。【選択図】図１
2013171314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走しながら作業を行う筐体と、
前記筐体が自走する経路上における障害物の有無と前記筐体から障害物までの距離とを検出する障害物センサと、
周囲における人の存在を感知する人感知部と、
前記障害物センサおよび前記人感知部を制御し、かつ前記筐体から前記障害物までの距離が閾値以下になったときに前記障害物を回避するように走行を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記人感知部が人の存在を感知するとそれに応答して前記閾値が通常走行モードよりも大きく設定されてなる安全走行モードに走行制御の切換えを行うことを特徴とする自走式電子機器。
【請求項２】
前記制御部は、通常走行モードから安全走行モードに走行を切換えてから少なくとも予め定められた期間は安全走行モードを維持し、その期間が終了した後に通常走行モードに切換える請求項１に記載の自走式電子機器。
【請求項３】
前記制御部は、前記筐体から前記障害物までの距離が閾値以下になったときに前記筐体の走行速度を減じるように制御し、
前記安全走行モードにおいては減速の基点となる障害物との距離の閾値が前記通常走行モードよりも大きく定められてなる請求項１または２に記載の自走式電子機器。
【請求項４】
前記制御部は、前記安全走行モードにおける走行速度を前記通常走行モードのそれよりも遅く設定して走行させる請求項１〜３の何れか一つに記載の自走式電子機器。
【請求項５】
前記人感知部は、
（１）周囲の音を収集する１以上のマイクロフォンおよびその音の中から音声を認識する音声認識部、
（２）周囲の様子を画像として撮影するカメラおよび撮影された画像に写った人を認識する画像解析部、
（３）人から放射される赤外線を検出する赤外線センサ
のうち少なくとも一つからなる請求項１〜４の何れか一つに記載の自走式電子機器。
【請求項６】
前記電子機器は掃除機、あるいはイオン発生器である請求項１〜５の何れか一つに記載の自走式電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自走式掃除機、自走式空気清浄機および自走式イオン発生器を含む自走式電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自走式電子機器の一態様としての自走式掃除機は、所謂ロボット掃除機として知られている。ロボット掃除機でない一般の掃除機は、一方の先端に吸込口を有するホースをユーザが手に持って床面等の上を移動させ、吸込口から塵埃を吸引して清掃するものが主流である。ホースの他方の先端はいわゆるフィルターバッグ方式やサイクロン方式の集塵部に連通しており、吸込口から吸引された空気中の塵埃を捕集して集塵し、空気を排出する。このような一般の掃除機に対してロボット掃除機は、掃除機本体に自律走行機能を設け、掃除機を無人で自律走行させながら掃除を行うものである（例えば、特許文献１および２参照）。
また、自走式電子機器の異なる態様として、部屋の隅々まで浮遊塵を除去することを目的とした自走式空気清浄ロボットが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９５２１５号公報
【特許文献２】特開２００７−１６７６１７号公報
【特許文献３】特開２００５−３３１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら自走式掃除機、自走式空気清浄機の他にも、室内等を自走しながら作業を行う自走式電子機器が考えられる。一例として、自走式のイオン発生器が挙げられる。
これらの自走式電子機器は、走行の障害になる障害物に対して好ましくは衝突を回避しながら作業を行う必要がある。あるいは、衝突した場合、それらを検知し走行方向を変えることで障害物を回避しながら作業を行う必要がある。
【０００５】
このような障害物は、大別すると壁、机あるいは椅子などの器物と人や動物（以下、この明細書では「人」で代表するが、動物もそれに含まれ得ると解されるべきである）とがある。通常、器物は通常は静止しており、また自走式電子機器との衝突に反応して動作することはない。これに対して人は、移動することが考えられ、また、自走式電子機器と衝突すると違和感や痛みを覚える。場合によっては衝突した人を傷つけたり、逆に衝突に無意識に反応して人が自走式電子機器をはね除ける等して機器にダメージを与えたりすることも考えられる。よって、周囲に人が存在するときはより確実に障害物との衝突を回避するように走行を制御することが好ましい。
【０００６】
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、周囲に人が存在するときは人が存在しないときに比べてより確実に障害物との衝突を回避できる自走式電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、自走しながら作業を行う筐体と、前記筐体が自走する経路上における障害物の有無と前記筐体から障害物までの距離とを検出する障害物センサと、周囲における人の存在を感知する人感知部と、前記障害物センサおよび前記人感知部を制御し、かつ前記筐体から前記障害物までの距離が閾値以下になったときに前記障害物を回避するように走行を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記人感知部が人の存在を感知するとそれに応答して前記閾値が通常走行モードよりも大きく設定されてなる安全走行モードに走行制御の切換えを行うことを特徴とする自走式電子機器を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の自走式電子機器は、筐体から障害物までの距離を検出する障害物センサと、人感知部と、前記障害物センサが自走経路上に存する障害物との距離が閾値以下になったときに前記障害物を回避するように走行を制御する制御部とを備え、前記制御部は人感知部が人の存在を感知するとそれに応答して前記閾値が通常走行モードよりも大きく設定されてなる安全走行モードに走行制御の切換えを行うので、周囲に人が存在するときは人が存在しないときに比べてより確実に障害物との衝突を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明に係る自走式掃除機の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】この発明に係る自走式掃除機の一実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２に示す自走式掃除機の底面を概略的に示す底面図である。
【図４】この発明に係る制御部が実行する走行制御の処理手順を示す第１のフローチャートである。人の感知に応答して走行モードを切替える処理を示している。
【図５】この発明に係る制御部が実行する走行制御の処理手順を示す第２のフローチャートである。通常走行モードでの走行制御を示している。
【図６】この発明に係る制御部が実行する走行制御の処理手順を示す第３のフローチャートである。通常走行モードでの走行制御を示している。
【図７】この発明に係る制御部が実行する走行制御の処理手順を示す第４のフローチャートである。安全走行モードでの走行制御を示している。
【図８】この発明に係る制御部が実行する走行制御の処理手順を示す第５のフローチャートである。安全走行モードでの走行制御を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施形態を説明する前に、この発明の好ましい態様について説明する。
以下に記述するこの発明の実施形態の説明における前記制御部は、通常走行モードから安全走行モードに走行を切換えてから少なくとも予め定められた期間は安全走行モードを維持し、その期間が終了した後に通常走行モードに切換えるようにしてもよい。このようにすれば、例えば、人が見え隠れしあるいは移動する等して人感知部が断続的に人を感知するような状況でも、走行モードの頻繁な切換えを避けて安定した走行制御が実現される。この期間は、後述する実施形態における期間Ｔｓに相当する。
【００１１】
また、この発明の自走式電子機器を構成する前記制御部は、前記筐体から前記障害物までの距離が閾値以下になったときに前記筐体の走行速度を減じてから走行方向を変更するように制御し、前記安全走行モードにおいては減速の基点となる障害物との距離の閾値が前記通常走行モードよりも大きく定められていてもよい。この態様によれば、障害物との距離が閾値以下になったら減速してから向きを変えることにより障害物との衝突を回避する。そして、安全走行モードでは通常走行モードに比べて障害物との距離が離れている段階で減速して走行方向を変える。よって、障害物である人が移動している場合や通常走行モードでは人の手前で停止に至らず衝突してしまう場合でも安全走行モードでは人との衝突を回避することが可能になる。これらの閾値は、後述する実施形態における閾値ｔｓおよびｔｒに相当する。
【００１２】
さらにまた、前記制御部は、前記安全走行モードにおける走行速度を前記通常走行モードのそれよりも遅く設定して走行させてもよい。このようにすれば、安全走行モードにおいては通常走行モードに比べて障害物との衝突をより確実に回避することができる。これらの走行速度は、後述する実施形態における速度ＶｓおよびＶｒに相当する。
【００１３】
前記人感知部は、障害物が人であるか否かを感知し、前記制御部は、前記人感知部が障害物としての人を感知するとそれに応答して前記安全走行モードに走行の制御を切換えるようにしてもよい。例えば、走行方向前方の人を感知する指向性を有しかつ所定距離内に感知領域を有するような人感センサを用いることでこのように構成することができる。この態様によれば、障害物としての人を感知したときにのみ制御部が安全走行モードに切換えるので、障害物が人であれば安全走行モードに切換わって人との衝突をより確実に回避し、障害物が「もの」であれば通常走行モードで障害物に近接して清掃等の作業を行うことができる。
【００１４】
また、前記人感知部は、（１）周囲の音を収集する１以上のマイクロフォンおよびその音の中から音声を認識する音声認識部、（２）周囲の様子を画像として撮影するカメラおよび撮影された画像に写った人を認識する画像解析部、（３）人から放射される赤外線を検出する赤外線センサのうち少なくとも一つからなるものであってもよい。このようにすれば、音声、画像および熱（赤外線）の少なくとも一つあるいはその組合せにより人の存在を感知することができる。
【００１５】
前記電子機器は掃除機であってもよい。あるいは、前記電子機器はイオン発生器であってもよい。
この発明の好ましい態様は、ここで示した複数の態様のうち何れかを組み合わせたものも含む。
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。これにより、上述したこの発明の人感知部、制御部、通常走行モード、安全走行モード等の構成、制御等がより理解できるものと確信する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
【００１６】
≪自走式電子機器の具体的態様≫
本発明の自走式電子機器の一例として「自走式掃除機」について説明する。この自走式掃除機とは、底面に吸気口を有すると共に内部に集塵部を有する筐体、筐体を走行させる駆動輪、駆動輪の回転、停止および回転方向等を制御する制御部などを備え、ユーザの手を離れて自律的に掃除動作する掃除機を意味し、後述の図面を用いた実施形態によって一例が示される。
【００１７】
なお、本発明は、自走式掃除機だけでなく空気吸引を行い清浄化した空気を排気する空気清浄機が自走するもの、またイオン発生を行うイオン発生機が自走するもの、それ以外にユーザに対して必要な情報等を提示、またユーザが欲する要求を満足できるロボット等が自走するものを含む。
【００１８】
≪自走式掃除機の構成≫
図１は、この発明に係る自走式掃除機の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、この発明に係る自走式掃除機（以下、掃除ロボットとも呼ぶ）は、主として、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、制御部１１、充電池１２、障害物検出部１４、集塵部１５を備える。さらに、動力部２１、右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌ、吸気口３１、排気口３２、入力部５１、記憶部６１、人感知部１１３、電動送風機１１５およびイオン発生部１１７を備える。
【００１９】
この発明に係る自走式掃除機は、設置された場所の床面を自走しながら、床面上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除する掃除ロボットである。この発明に係る自走式掃除機は、掃除が終了すると、自律的に図示しない充電台に帰還する機能を有する。
図２は、この発明に係る自走式掃除機の一実施形態を概略的に示す斜視図である。
図３は、図２に示す自走式掃除機の底面を概略的に示す底面図である。
【００２０】
図２に示すように、本発明の自走式掃除機である掃除ロボット１は、円盤形の筐体２を備えている。
筐体２は、底板２ａと、筐体２内に収容された集塵部容器を出し入れするために開閉可能な蓋部３が中央部分に取付けられた天板２ｂと、底板２ａおよび天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口３２が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側板前部はバンパーとして機能すると共に、側板前部の衝突を検出する衝突センサ１４Ｃが内部に設けられている。さらに、図２に示すように、前方に前方超音波センサ１４Ｆが配置され、左側方に左方超音波センサ１４Ｌが配置されている。図２では隠れているが、右方超音波センサ１４Ｒが右側方に配置されている。
【００２１】
また、図３に示すように、底板２ａには前輪２７、右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌおよび後輪２６を筐体２内から露出させて外部へ突出させる複数の孔部が形成されている。さらに、吸気口３１の奥に回転ブラシ９、吸気口３１の左右にサイドブラシ１０、前輪２７の前方に前輪床面検出センサ１８、左駆動輪２２Ｌの前方に左輪床面検出センサ１９Ｌ、右駆動輪２２Ｒの前方に右輪床面検出センサ１９Ｒがそれぞれ配置されている。
【００２２】
掃除ロボット１は、右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌが同一方向に正回転して前進し、前方超音波センサ１４Ｆが配置されている方向へ走行する。また、左右の駆動輪が同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより旋回する。例えば、掃除ロボット１は、障害物検出部１４の各センサにより掃除領域の周縁に到達した場合および進路上に障害物を検出した場合、左右の駆動輪を減速させた後に停止させる。その後、左右の駆動輪を互いに逆方向に回転させて旋回し向きを変える。このようにして、掃除ロボット１は、設置場所の全体あるいは所望範囲全体に渡って障害物を避けながら自走する。
ここで、前方とは、掃除ロボット１の前進方向（図３において、紙面に沿う上方）をいうものとし、後方とは、掃除機ロボット１の後退方向（図３において、紙面に沿う下方）いうものとする。
【００２３】
以下、図１に示す各構成要素を説明する。
図１の制御部１１は、掃除ロボット１の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
ＣＰＵは、後述する記憶部６１に予め格納され、ＲＡＭに展開された制御プログラムに基づいて、各ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の掃除機能、走行機能などを実行する。
【００２４】
充電池１２は、掃除ロボット１の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、掃除機能および走行制御を行うための電力を供給する部分である。たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、などの充電池が用いられる。
充電池１２の充電は、掃除ロボット１を図示しない充電台に近接させた状態で、両者の露出した充電端子どうしを接触させることにより行う。
【００２５】
障害物検出部１４、特に左方、前方、右方の各センサ１４Ｌ、１４Ｆ、１４Ｒは、掃除機１が走行中に、室内の壁や机、いすなどの障害物に接触又は近づいたことを検出し、また下り階段等落下に至る段差を検出する部分である。障害物検出部１４は、超音波センサを用いて障害物への近接を検出する。超音波センサに代えて、あるいは超音波センサと共に、赤外線測距センサなど他の方式の非接触センサを用いてもよい。
衝突センサ１４Ｃは、掃除ロボット１が走行時に障害物と接触したことを検出するために、例えば、筐体２の側板２ｃの内部に配置される。ＣＰＵは、衝突センサ１４Ｃからの出力信号に基づいて側板２ｃが障害物に衝突したことを知る。
【００２６】
前輪床面検出センサ１８、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは下り階段等の段差を検出する。
ＣＰＵは、障害物検出部１４から出力された信号に基づいて、障害物や段差の存在する位置を認識する。認識された障害物や段差の位置情報に基づいて、その障害物や段差を避けて次に走行すべき方向を決定する。なお、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは、前輪床面検出センサ１８が段差の検出に失敗した場合や故障した場合に下り階段を検出し、掃除ロボット１の下り階段への落下を防止する。
【００２７】
人感知部１１３は、周囲にいる人を検出する。この実施形態で、人感知部は、マイクロフォン１１３Ｍ、音声認識部１１３Ｓ、カメラ１１３Ｃ、画像解析部１１３Ａおよび人感センサ５４の３種類のセンサを有する。ただし、これらのうち何れか１種類あるいは２種類のセンサであっても人を感知できるので、３種類のセンサは必須の構成ではない。
マイクロフォン１１３Ｍは周囲の音を収集して音声信号として音声認識部１１３Ｓへ出力する。音声認識部１１３Ｓは、周知の音声認識技術を用いてその音に音声（人の声）が含まれているときにそれを認識する。さらに、音声の大きさ、音源までの距離を算出（即ち人との距離を判定）する。また、複数のマイクロフォンを用いて、音源の方向を判定するように構成してもよい。
【００２８】
カメラ１１３Ｃは、周囲の様子を画像信号として画像解析部１１３Ａに出力する。画像解析部１１３Ａは、周知のパターン認識技術を用いてその画像信号に人が写っているときにそれを認識する。さらに、人の方向と距離を算出（即ち、判定）する。
なお、音声や画像による人の方向と距離の判定は、高い精度が必ずしも要求されるものでない。おおよその距離や方向を判定する程度の精度であっても周囲の人が騒音を気にしないように離れて走行できればよい。例えば、判定の精度が低くても、その精度に見合った距離の閾値を設計者が設定し、制御部１１はその閾値を用いて走行制御を行えばよい。
人感センサ５４は、例えば、人の発する赤外線を検出する人感センサが照明のスイッチや防犯システム用に実用化されている。その他、超音波や可視光等によって人の存在を検出するものを用いてもよい。このような市販の人感センサあるいはそれに適用されている技術を用いればよい。
【００２９】
ＣＰＵは、音声認識部１１３Ｓによる音声認識、画像解析部１１３Ａによる画像解析および／または人感センサ５４からの出力信号に基づいて周辺に人が存在する場合にその情報を得る。
動力部２１は、掃除ロボット１の左右の駆動輪を回転および停止させる駆動モータによって走行を実現する部分である。左右の駆動輪を独立して正逆両方向に回転させ得るように駆動モータを構成することにより、掃除ロボット１の前進、後退、旋回、加減速などの走行状態を実現している。
【００３０】
吸気口３１および排気口３２は、それぞれ掃除のための空気の吸気および排気を行う部分である。
集塵部１５は、室内のゴミやちりを集める掃除機能を実行する部分であり、主として、図示しない集塵容器と、フィルタ部と、集塵容器およびフィルタ部を覆うカバー部とを備える。また、吸気口３１と連通する流入路と、排気口３２と連通する排出路とを有する。排出路には電動送風機１１５が配置されている。電動送風機１１５は、吸気口３１から空気を吸い込み、その空気を、流入路を介して集塵容器内に導き、集塵後の空気を排出路を介して排気口３２から外部へ放出する気流を発生させる。
【００３１】
吸気口３１の奥には、底面と平行な軸心廻りに回転する回転ブラシ９が設けられており、吸気口３１の左右両側には底面と垂直な回転軸心廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端にブラシ束を放射状に設けることにより形成されている。なお、回転ブラシ９の回転軸および一対のサイドブラシ１０の回転軸は、筐体２の底板２ａの一部に枢着されると共に、その付近に設けられたブラシモータ１１９とプーリおよびベルト等を含む動力伝達機構を介して連結されている。
この構成は単なる一例であり、サイドブラシ１０を回転させる専用の駆動モータを設けてもよい。
【００３２】
また、この実施形態に係る掃除ロボット１は、付加機能としてイオン発生機能を備えている。排出路には、イオン発生部１１７が設けられている。このイオン発生部１１７が動作すると排気口より放出される気流はイオン発生部１１７で生成されたイオン（例えばプラズマクラスターイオン（登録商標）、または負イオンでもよい）を含む。そのイオンを含んだ空気は、筐体２の上面に設けた排気口３２から排出される。このイオンを含んだ空気により室内の除菌および脱臭が行われる。また負イオンの場合には、人にリラックス効果を与えることも知られている。このとき、排気口３２から後方の斜め上方に向けて空気が排気されるので、床面の塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。また塵埃を徐電することもでき、集塵された塵埃の廃棄を確実に行える。
なお、イオン発生部１１７で発生したイオンの一部が流入路へ導かれるようにしてもよい。このようにすれば、吸気口３１から流入路に導かれる気流内にイオンが含まれるため、集塵部１５が有する図示しない集塵容器およびフィルタの除菌および脱臭を行うことができる。
【００３３】
入力部５１は、ユーザが、掃除ロボット１の動作を指示入力する部分であり、掃除ロボット１の筐体の表面に、操作パネル、あるいは操作ボタンとして設けられる。
さらに、前述の掃除機本体に設けられた操作パネルや操作ボタンとは別にリモコンユニットが設けられており、このリモコンユニットも入力部５１に相当する。このリモコンユニットに設けられた操作ボタンを押すと、リモコンユニットから赤外線や無線電波信号が送出され、無線通信により動作の指示入力を行う。
【００３４】
入力部５１は、主電源スイッチ５２Ｍ、電源スイッチ５２Ｓおよび起動スイッチ５３を含む。主電源スイッチ５２Ｍは、充電池１２から制御部１１等への給電を回路的にオン／オフするスイッチである。電源スイッチ５２Ｓは、掃除ロボット１の電源をオン／オフするスイッチである。起動スイッチ５３は、清掃作業をスタートさせるスイッチである。入力部５１としては、その他のスイッチ（例えば、充電要求スイッチ、運転モードスイッチ、タイマスイッチ）がさらに設けられる。入力部５１としてのリモコンがユーザからの指示を受けると、制御部１１はこの指示に応答し、例えば動力部２１を制御してユーザが指示する方向へ走行させあるいは走行を停止させる。また、例えばイオン発生部１１７のイオン発生を制御する。
【００３５】
記憶部６１は、掃除ロボット１の各種機能を実現するために必要な情報や、制御プログラムを記憶する部分であり、フラッシュメモリ等不揮発性の半導体記憶素子やハードディスク等の記憶媒体が用いられる。
記憶部６１には、例えば、充電池１２の残容量等の状態を示す電池情報６２、掃除ロボット１の現在位置を示す位置情報６３、掃除ロボット１の動作モードを示す動作モード情報７１を格納する。動作モード情報７１は、運転モード７２、スタンバイモード７３およびスリープモード７４を格納する。運転モード７２は、清掃作業中の運転モードであることを示すデータである。スタンバイモード７３は、掃除ロボットの状態が起動スイッチ５３に応答して掃除を開始できるスタンバイモードであることを示すデータである。スリープモード７４は、節電状態のスリープモードであることを示すデータである。運転モード７２は、運転モード中に通常走行モードで走行することを示すデータ（通常走行モード７２Ｎ）および安全走行モードであることを示すデータ（安全走行モード７２Ｓ）を含む。
【００３６】
以上が、ロボット掃除機の具体的な構成例であるが、自走式空気清浄機の構成例は、図１〜３に示す掃除ロボット１の一部を変更したものである。具体的には、回転ブラシ９、集塵部１５、イオン発生部１１７およびブラシモータ１１９に代えて空気清浄用のフィルタを有する空気清浄部を有し、吸気口３１を設ける位置を筐体の底板２ａから天板２ｂあるいは側板２ｃに変更したものである。また、自走式イオン発生器の構成例は、図１〜３に示す掃除ロボット１から回転ブラシ９、集塵部１５、およびブラシモータ１１９を除き、吸気口３１を設ける位置を筐体の底板２ａから天板２ｂあるいは側板２ｃに変更したものである。
【００３７】
≪走行制御と走行モードの切換え≫
続いて、制御部１１による走行モードの制御と走行モードの切換えについて説明する。制御部１１は、前記人感知部が人の存在を感知するとそれに応答して走行モードを通常走行モードから安全走行モードに切換えて掃除ロボット１の走行を制御する。
図４〜８は、制御部１１が実行する走行制御の処理手順を示すフローチャートである。図４は人の感知に応答して走行モードを切替える処理を示している。図５および６は通常走行モードでの走行制御、特に安全走行モードと異なる障害物の検出および回避の制御を示している。それに対して図７および８は、安全走行モードでの走行制御を示している。以下、フローチャートに沿って走行制御を説明する。
【００３８】
図４で、制御部１１は、清掃作業のために掃除ロボット１を走行させる際に、人感知部１１３の検出信号に基づいて、周囲に人が存在するか否かを分析しながら（ステップＳ１１）走行させる。具体的には、マイクロフォン１１３Ｍ、音声認識部１１３Ｓ、カメラ１１３Ｃ、画像解析部１１３Ａおよび人感センサ５４の一部または全部を用いて、周囲に人が存在するか否かを分析する。周囲に人が存在しないと判断した場合（ステップＳ１３のＮｏ）、制御部１１は、通常走行モードで掃除ロボット１を走行させるように制御する（ステップＳ１５）。清掃作業が終了するまで（ステップＳ１７）、周囲に人が存在するか否かを分析しながら走行させる（ステップＳ１７のＮｏのループ）。清掃作業が終了したら（ステップＳ１７のＹｅｓ）、充電ステーションに帰還させて停止する。
【００３９】
走行中に、周囲に人が存在すると判断した場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、制御部１１は、走行制御を安全走行モードに切換えて、予め定められた期間は少なくとも安全走行モードで掃除ロボット１を走行させるように制御する。具体的には、前記期間Ｔｓを制御部１１が有するタイマーにセットしタイマーのカウントを開始する（ステップＳ１９）。そして、走行モードを通常走行モードから安全走行モードに切換える（ステップＳ２１）。なお、通常走行モードと安全走行モードの詳細は図５〜８の説明で詳述する。その後、制御部１１は、清掃作業が終了したか否かを調べ（ステップＳ２３）、清掃作業が終了したら（ステップＳ２３のＹｅｓ）、充電ステーションに帰還させて停止する。
【００４０】
一方、清掃作業中は（ステップＳ２３のＮｏ）、タイマーに設定した期間Ｔｓが終了したか否かを監視し（ステップＳ２５）、タイマーが終了するまでの間は安全走行モードでの走行を続ける（ステップＳ２５のＮｏのループ）。やがて、期間Ｔｓが終了したら（ステップＳ２５のＹｅｓ）、ルーチンはステップＳ１１へ戻り、周囲に人が存在するか否かに応じて安全走行モードまたは通常走行モードでの走行を続ける。周囲に人が存在する間は、前記ステップＳ１３の判定でＹｅｓに進むので、安全走行モードでの走行を続けることになる（ステップＳ２１）。一方、周囲に人が存在しなくなると（ステップＳ１３のＮｏ）、通常走行モードに切換えて（ステップＳ１５）走行を続ける。
以上が図４のフローチャートの説明である。
【００４１】
続いて、通常走行モードでの走行制御について説明する。走行中の障害物の回避は、主として前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒの検出に基づいて行う。図５および図６はこれら超音波センサを用いた障害物の検出と回避の制御を示している。なお、衝突センサ１４Ｃ、前輪床面検出センサ１８、左輪床面検出センサ１９Ｌ、右輪床面検出センサ１９Ｒの検出に基づく障害物回避の概要は既に述べたが、通常走行モードと安全走行モードで特に差異がないためフローチャートは省略している。
【００４２】
図５で、制御部１１は、前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒの何れかが、通常走行モード用に予め定められた距離の閾値ｔｒ内に障害物を検出したか否かを走行中に監視する（ステップＳ５１）。閾値ｔｒ内に障害物が存在しなければ（ステップＳ５３のＮｏ）、直進を続ける。
何れかの超音波センサが閾値ｔｒ内に障害物の存在を検出したとき、制御部１１は、それに応答して左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に減速させて（ステップＳ５５）、駆動輪を停止させる（ステップＳ５７）。駆動輪が停止したら（ステップＳ５７のＹｅｓ）、いずれの超音波センサが障害物を検出しているかに応じて掃除ロボット１を右または左に旋回させる。このとき、完全に駆動輪が停止することなく減速された状態で、障害物を検出している状況に応じて、右または左に旋回させることもできる。
【００４３】
そのため、制御部１１は、前方超音波センサ１４Ｆが障害物を検出しているか否かを調べる（ステップＳ５９）。障害物を検出している場合（ステップＳ５９のＹｅｓ）、制御部１１は、左駆動輪２２Ｌを後進方向に回転させ右駆動輪を前進方向に回転させて、掃除ロボット１を停止位置で左側に旋回させる（ステップＳ６１）。前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒが何れも閾値ｔｒ内に障害物を検出しなくなるまで左旋回を続ける（ステップＳ６３のＮｏのループ）。
【００４４】
障害物が検出されなくなったら（ステップＳ６３のＹｅｓ）、制御部１１は掃除ロボット１の旋回を停止させた後、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に前進方向に回転させて掃除ロボット１を予め定められた通常走行モード用走行速度Ｖｒで直進させる（ステップＳ６５）。即ち、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に走行速度Ｖｒに達するまで加速した後、前記速度Ｖｒで走行させる。
【００４５】
一方、前記ステップＳ５９の判定で、前方超音波センサ１４Ｆが障害物を検出していない場合（ステップＳ５９のＮｏ）、制御部１１は、右方超音波センサ１４Ｒが障害物を検出しているか否かを調べる（ステップＳ６７）。障害物を検出している場合（ステップＳ６７のＹｅｓ）、制御部１１は、左駆動輪２２Ｌを後進方向に回転させ右駆動輪を前進方向に回転させて、掃除ロボット１を停止位置で左側に旋回させる（図６のステップＳ６９）。前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒが何れも閾値ｔｒ内に障害物を検出しなくなるまで左旋回を続ける（ステップＳ７１のＮｏのループ）。
【００４６】
障害物が検出されなくなったら（ステップＳ７１のＹｅｓ）、制御部１１は掃除ロボット１の旋回を停止させた後、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に前進方向に回転させて掃除ロボット１を予め定められた通常走行モード用走行速度Ｖｒで直進させる（ステップＳ７３）。即ち、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に走行速度Ｖｒに達するまで加速した後、前記速度Ｖｒで走行させる。
【００４７】
一方、図５のステップＳ６７の判定で、右方超音波センサ１４Ｒが障害物を検出していない場合（ステップＳ６７のＮｏ）、残る左方超音波センサ１４Ｌが障害物を検出している事になる。そこで、制御部１１は、左駆動輪２２Ｌを前進方向に回転させ右駆動輪を後進方向に回転させて、掃除ロボット１を停止位置で右側に旋回させる（図６のステップＳ７５）。前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒが何れも閾値ｔｒ内に障害物を検出しなくなるまで右旋回を続ける（ステップＳ７７のＮｏのループ）。
【００４８】
障害物が検出されなくなったら（ステップＳ７７のＹｅｓ）、ルーチンは前記ステップＳ７３へ進む。制御部１１は掃除ロボット１の旋回を停止させた後、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に前進方向に回転させて掃除ロボット１を予め定められた通常走行モード用走行速度Ｖｒで直進させる。
【００４９】
以上が、通常走行モードにおける走行制御である。続いて、安全走行モードについて説明する。
図７および図８は、安全走行モードでの制御を示すフローチャートであるが、図７のステップＳ８１〜Ｓ９７の各処理は、通常走行モードを示す図５のステップＳ５１〜Ｓ６７の各処理と同様である。また、図８のステップＳ９９〜Ｓ１０３の各処理は通常走行モードを示す図６のステップＳ６９〜Ｓ７３の各処理と同様である。よって、各ステップの処理の説明は省略する。ここで、安全走行モードにおける距離の閾値はｔｓであり、通常走行モードにおける距離の閾値ｔｒよりも大きい（ｔｓ＞ｔｒ）点が異なる。即ち、制御部１１は、安全走行モード中は、通常走行モードよりも障害物から遠く離れた位置で障害物を検出して回避するように走行を制御する。
【００５０】
さらに、通常走行モードにおける走行速度はＶｒである（ステップＳ６５およびＳ７３）のに対し、安全走行モードにおける走行速度はＶｓである（ステップＳ９５およびＳ１０３）。ここで、ＶｓはＶｒと等しいかまたはＶｒよりも小さい（Ｖｓ≦Ｖｒ）。ＶｓがＶｒよりも小さい場合、掃除ロボット１は、安全走行モード中は通常走行モード中に比べてゆっくりと走行する。よって、障害物を検出して減速してから停止するまでの制動距離も通常走行モードに比べて短くなる。距離の閾値の関係（ｔｓ＞ｔｒ）に加えて制動距離が短くなるので、安全走行モードでは通常走行モードに比べてより障害物から離れた位置で回避が行われる。
なお、ＶｒとＶｓが等しい場合は、安全走行モードと通常走行モードとの差異は距離の閾値ｔｓとｔｒとの差異のみとなるが、その場合も安全走行モードでは通常走行モードに比べてより障害物から離れた位置で回避が行われる。
なお、前述した実施の形態においては、掃除ロボット１が障害物を検出したとき、一度駆動輪を停止させてから、掃除ロボット１を旋回させる場合について説明したが、本発明の掃除ロボットは、駆動輪を停止させることなく、掃除ロボットを旋回させてもよい。また、本発明の掃除ロボットは、掃除ロボットを後退させて障害物を回避してもよい。
【００５１】
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
【００５２】
なお、この発明において、自走とは、機器が自律的に走行することをいう。
作業は、その電子機器が提供する機能を実現するために行う動作をいう。例えば、掃除機であれば本来の機能を実現する清掃の動作である。また、付加的機能としてイオン発生器を備えた掃除機であればイオン発生の動作も作業に含まれる。また、空気清浄機であれば本来の空気清浄の動作であり、イオン発生機能が付加されていればイオン発生の動作も作業に含まれる。イオン発生器であれば、本来のイオン発生の動作であり、空気清浄機能が付加されていれば、空気清浄の動作も作業に含まれる。
【００５３】
筐体は、自動車に例えると車体に相当するものであり、掃除機であれば集塵機構、イオン発生器であればイオン発生装置などその機器の機能を実現する機構や回路を収容している。さらに、電子機器を走行させるための機構を収容している。前述した掃除ロボットの実施形態では、掃除機としての回転ブラシ、ブラシモータ、集塵部、電動送風機等を収容している。また、掃除ロボットを走行させるための機構として左右の駆動輪とそれらの駆動輪を独立して駆動する動力部としてのモータを備えている。
【００５４】
障害物センサは、電子機器が走行するうえで障害となるために回避すべき「もの」や「人」にある程度の距離まで近づいたことを検出する。このうち「人」の存在は人感知部によっても感知される。ただし、人感知部は、人が周囲に存在することを感知すれば足り、自走経路上の障害物が人であるか否かを感知できるものであってもよいが感知できなくてもよい。具体的には、障害物センサとして超音波センサが適用可能である。それ以外に、光センサ等を用いることも可能である。さらに、障害物センサは、障害物との衝突を検出する機能を含んでいてもよい。衝突の検出には、例えばマイクロスイッチを用いることができる。前述した実施形態において、障害物センサは、超音波センサ、マイクロスイッチを用いた衝突センサおよび光センサを用いて段差を検出する床面検出センサからなる障害物検出部に相当する。
【００５５】
人感知部の機能は前述の通りである。前述した実施形態において、人感知部は、マイクロフォンおよび音声認識部、カメラおよび画像解析部並びに人感センサに相当する。
制御部のハードウェアは、主として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等を有するマイクロコンピュータであり、前記ＣＰＵがＲＯＭあるいは外部の記憶部に予め格納された制御プログラムに従ってそれらハードウェア資源を用いて処理を実行し制御部としての機能を実現する。前述した実施形態において、制御部はさらに、動力部、障害物検出部、人感知部等のハードウェア資源を用いて走行制御を具体的に実現する。
制御部は、通常走行モードと安全走行モードを切換えて走行を制御する。前述した実施形態においては、動力部の駆動モータの制御を切換えている。
【符号の説明】
【００５６】
１：掃除ロボット
２：筐体
２ａ：底板
２ｂ：天板
２ｃ：側板
３：蓋部
９：回転ブラシ
１０：サイドブラシ
１１：制御部
１２：充電池
１４：障害物検出部
１４Ｃ：衝突センサ
１４Ｆ：前方超音波センサ
１４Ｌ：左方超音波センサ
１４Ｒ：右方超音波センサ
１５：集塵部
１８：前輪床面検出センサ
１９Ｌ：左輪床面検出センサ
１９Ｒ：右輪床面検出センサ
２１：動力部
２２Ｌ：左駆動輪
２２Ｒ：右駆動輪
２６：後輪
２７：前輪
３１：吸気口
３２：排気口
５１：入力部
５２Ｍ：主電源スイッチ
５２Ｓ：電源スイッチ
５３：起動スイッチ
５４：人感センサ
６１：記憶部
６２：電池情報
６３：位置情報
７１：動作モード情報
７２：運転モード
７２Ｎ：通常走行モード
７２Ｓ：安全走行モード
７３：スタンバイモード
７４：スリープモード
１１３：人感知部
１１３Ａ：画像解析部
１１３Ｃ：カメラ
１１３Ｍ：マイクロフォン
１１３Ｓ：音声認識部
１１５：電動送風機
１１７：イオン発生部
１１９：ブラシモータ
【図１】
2013171314.tif 000003
【図２】
2013171314.tif 000004
【図３】
2013171314.tif 000005
【図４】
2013171314.tif 000006
【図５】
2013171314.tif 000007
【図６】
2013171314.tif 000008
【図７】
2013171314.tif 000009
【図８】
2013171314.tif 000010