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技術 自走式掃除機

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 渡邉優
出願日 2018年9月18日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-173971
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-044038
状態 未査定
技術分野 電気掃除機(2)
主要キーワード 方向転換後 旋回地点 接触変位センサ 段差通過 各四角形 床面センサ 段差検出 サブモータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

床面に対する清掃性の低下を抑制することができる自走式掃除機を提供する。

解決手段

自走式掃除機100は、床面F上を移動して当該床面Fを掃除する本体部101と、本体部101に設けられて、本体部101を移動または旋回させるための移動部(駆動ユニット130)と、本体部101に設けられて、本体部101の周辺に存在する段差Bを検出する段差検出部(衝突センサ119、障害物センサ173、測距センサ174及びカメラ175)と、本体部101及び移動部を制御する制御部150とを備え、制御部150は、段差検出部が検出した段差Bと床面Fとがなす隅部Eを本体部101が掃除するように、本体部101及び移動部を制御する。

概要

背景

従来、自律的に走行しながら、床面上を掃除する自走式掃除機が知られている(例えば特許文献1参照)。

概要

床面に対する清掃性の低下を抑制することができる自走式掃除機を提供する。自走式掃除機100は、床面F上を移動して当該床面Fを掃除する本体部101と、本体部101に設けられて、本体部101を移動または旋回させるための移動部(駆動ユニット130)と、本体部101に設けられて、本体部101の周辺に存在する段差Bを検出する段差検出部(衝突センサ119、障害物センサ173、測距センサ174及びカメラ175)と、本体部101及び移動部を制御する制御部150とを備え、制御部150は、段差検出部が検出した段差Bと床面Fとがなす隅部Eを本体部101が掃除するように、本体部101及び移動部を制御する。

目的

本発明は上記課題を解決するものであり、床面に対する清掃性の低下を抑制することができる自走式掃除機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

床面上を移動して当該床面を掃除する本体部と、前記本体部に設けられて、前記本体部を移動または旋回させるための移動部と、前記本体部に設けられて、当該本体部が乗り越え可能な段差を検出する段差検出部と、前記本体部及び前記移動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記段差検出部が検出した前記段差と前記床面とがなす隅部を、前記本体部が掃除するように、前記本体部及び前記移動部を制御する自走式掃除機

請求項2

前記制御部は、前記本体部が前記隅部に沿って移動しながら当該隅部を掃除するように、前記本体部及び前記移動部を制御する請求項1に記載の自走式掃除機。

請求項3

前記制御部は、前記本体部が前記隅部に対して旋回しながら当該隅部を掃除するように、前記本体部及び前記移動部を制御する請求項1に記載の自走式掃除機。

請求項4

前記制御部は、前記本体部によってすでに掃除された前記隅部を前記本体部が通過して、前記段差を乗り越えるように、前記移動部を制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の自走式掃除機。

請求項5

前記本体部に設けられて、当該本体部を前記床面に対して持ち上げる持ち上げ部を備え、前記制御部は、前記本体部が前記床面に対して持ち上がった状態で、前記段差に乗り上がるように、前記持ち上げ部及び前記移動部を制御する請求項1〜4のいずれか一項に記載の自走式掃除機。

技術分野

0001

本発明は、自律的に走行しながら掃除を行う自走式掃除機に関する。

背景技術

0002

従来、自律的に走行しながら、床面上を掃除する自走式掃除機が知られている(例えば特許文献1参照)。

先行技術

0003

特許第4277214号公報

発明が解決しようとする課題

0004

自走式掃除機は、例えば絨毯などの敷物に対して乗り上がって、当該敷物上を走行することで敷物を掃除することがある。敷物に対して自走式掃除機が乗り上がる際には、自走式掃除機の本体部が床面に対して傾くことになる。この状態では、本体部に備わる吸引口から床面までの間隔が大きくなるため、通常の吸引力を発揮できず、床面に対する清掃性が低下してしまう。この清掃性の低下は、段差と床面とがなす隅部で顕著となる。

0005

本発明は上記課題を解決するものであり、床面に対する清掃性の低下を抑制することができる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に、本発明の1つである自走式掃除機は、床面上を移動して当該床面を掃除する本体部と、本体部に設けられて、本体部を移動または旋回させるための移動部と、本体部に設けられて、当該本体部が乗り越え可能な段差を検出する段差検出部と、本体部及び移動部を制御する制御部とを備え、制御部は、段差検出部が検出した段差と床面とがなす隅部を、本体部が掃除するように、本体部及び移動部を制御する。

0007

なお、前記自走式掃除機の各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本発明の実施に該当する。

発明の効果

0008

本発明によれば、床面に対する清掃性の低下を抑制可能な自走式掃除機を提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

図1は、実施の形態における自走式掃除機の外観を上方から示す平面図である。
図2は、実施の形態における自走式掃除機の外観を下方から示す底面図である。
図3は、実施の形態における自走式掃除機の外観を斜め上方から示す斜視図である。
図4は、実施の形態に係る持ち上げ部の概略構成を示す模式断面図である。
図5は、実施の形態に係る自走式掃除機の制御構成を示すブロック図である。
図6は、実施の形態に係る本体部の前方に段差Bが存在している場合を示す説明図である。
図7は、実施の形態に係る方向転換後での本体部と段差との位置関係を示す説明図である。
図8は、実施の形態に係る本体部の終点位置からの段差通過進路を示す説明図である。
図9は、実施の形態に係る自走式掃除機における段差に対する動作の流れを示すフローチャートである。
図10は、変形例1に係る本体部の動作を示す説明図である。
図11は、変形例2に係る本体部の動作を示す説明図である。

実施例

0010

次に、本発明における自走式掃除機の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明における自走式掃除機の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

0011

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

0012

図1は、実施の形態における自走式掃除機の外観を上方から示す平面図である。図2は、実施の形態における自走式掃除機の外観を下方から示す底面図である。図3は、実施の形態における自走式掃除機の外観を斜め上方から示す斜視図である。

0013

自走式掃除機100は、自律的に床面F(図6参照)上などを移動しながら当該床面Fの掃除を実行することができる掃除ロボットである。具体的には、自走式掃除機100は、環境地図に基づき所定の領域内を自律的に走行し、前記領域内に存在するごみを吸引するロボット掃除機である。自走式掃除機100は、床面F上を移動して、当該床面Fを掃除する本体部101と、駆動ユニット130(図2参照)、掃除エリアに存在するごみを吸引口178から吸引する清掃ユニット140(図2参照)、各種センサと、制御部150(図5参照)と、持ち上げ部133とを備えている。

0014

駆動ユニット130は、自走式掃除機100の平面視における幅方向の中心に対して左側及び右側にそれぞれ1つずつ配置されている。なお、駆動ユニット130の数は、2つに限られず、1つでもよいし、3つ以上でもよい。

0015

駆動ユニット130は、本実施の形態の場合、床面F上を走行する車輪131、車輪131にトルクを与える走行用モータ136(図5参照)及び走行用モータ136を収容するハウジングなどを有する。一対の駆動ユニット130の各車輪131は、本体部101の下面に形成された凹部に収容され、本体部101に対して回転できるように取り付けられている。また、自走式掃除機100は、キャスター179を補助輪として備えた対向二輪型であり、一対の駆動ユニット130のそれぞれの車輪131の回転を独立して制御することで、前進後退左回転右回転など自走式掃除機100を自在に走行させることができる。自走式掃除機100は、前進または後退しながら左回転、右回転する場合には、前進時あるいは後退時に右折または左折をすることになる。一方、自走式掃除機100は、前進または後退しない状態で左回転、右回転する場合には、現地点で旋回することになる。このように駆動ユニット130は、本体部101を移動または旋回させるための移動部である。駆動ユニット130は、制御部150からの指示に基づき自走式掃除機100を走行させる。

0016

清掃ユニット140は、ゴミを集めて吸引するユニットであり、吸引口178内に配置されるメインブラシ、メインブラシを回転させるメインモータ、本体部101の右前端部及び左前端部に取り付けられたサイドブラシ141(図3等参照)、サイドブラシ141を回転させるサブモータなどを備えている。吸引口178からゴミを吸引する吸引装置は、本体部101の内部に配置されており、ファンケース及びファンケースの内部に配置される電動ファンを有する。清掃ユニット140は、制御部150からの指示に基づいて電動ファン及びメインモータ、サブモータなどを動作させる。

0017

自走式掃除機100が備える各種センサとして以下のようなセンサを例示できる。

0018

障害物センサ173は、本体部101の前方に存在する障害物を検出するセンサである。本実施の形態の場合、障害物センサ173は、超音波センサが用いられる。障害物センサ173は、本体部101の前方の中央に配置される発信部171及び発信部171の両側にそれぞれ配置される受信部172を有し、発信部171から発信されて障害物によって反射して帰ってきた超音波を受信部172がそれぞれ受信することで、障害物の距離や位置を検出することができる。

0019

距センサ174は、自走式掃除機100の周囲に存在する障害物などの物体と自走式掃除機100との距離を検出するセンサである。本実施の形態の場合、測距センサ174は、レーザ光スキャンして障害物に反射した光に基づき距離を測定するいわゆるレーザーレンジスキャナである。

0020

衝突センサ119は、自走式掃除機100の周囲に取り付けられているバンパが、障害物に接触して自走式掃除機100に対して押し込まれることに伴いオンされるスイッチ接触変位センサである。

0021

カメラ175は、本体部101の前方空間撮像する装置である。カメラ175で撮像された画像は、画像処理され、画像内の特徴点の位置から本体部101の前方空間にある障害物の形状を認識することができるものとなっている。

0022

このように、障害物センサ173、測距センサ174及びカメラ175は、本体部101の周辺に存在する障害物を検出する障害物検出部である。

0023

床面センサ176は、自走式掃除機100の底面の複数箇所に配置され、掃除エリアとしての床面Fが存在するか否かを検出する。本実施の形態の場合、床面センサ176は、発光部及び受光部を有する赤外線センサであり、発光部から放射した赤外線光が戻ってくる場合は床面F有り、閾値以下の光しか戻ってこない場合は床面F無しとして検出する。

0024

エンコーダ137は、駆動ユニット130に備えられており、走行用モータ136によって回転する一対の車輪131のそれぞれの回転角を検出する。エンコーダ137からの情報により、自走式掃除機100の走行量旋回角度、速度、加速度、角速度などを算出することができる。

0025

加速度センサ138は、駆動ユニット130に備えられており、自走式掃除機100が走行する際の加速度を検出する。角速度センサ135は、駆動ユニット130に備えられており、自走式掃除機100が旋回する際の角速度を検出する。加速度センサ138、角速度センサ135により検出された情報は、車輪131の空回りによって発生する誤差修正するための情報等に用いられる。

0026

以上の障害物センサ173、測距センサ174、衝突センサ、カメラ175、床面センサ176、エンコーダは、例示であり、自走式掃除機100は、他の種類のセンサを備えてもよい。

0027

持ち上げ部133は、本体部101の少なくとも一部を持ち上げる装置である。図4は、実施の形態に係る持ち上げ部133の概略構成を示す模式断面図である。図4の(a)は、持ち上げ部133による本体部101の持ち上げが解除された状態(正常状態)を示している。図4の(b)は、持ち上げ部133により本体部101が持ち上げられた状態(持ち上げ状態)を示している。

0028

図4に示すように、持ち上げ部133は、駆動ユニット130に組み込まれている。具体的には、持ち上げ部133は、先端部で車輪131を回転可能に保持するアーム132と、当該アーム132の基端部を回転させることで、アーム132の先端部を本体部101から出没させる駆動モータ134(図5参照)とを備えている。図4の(a)に示すように、アーム132の先端部が本体部101内に収まっていると、本体部101は正常状態となる。正常状態であると、各種センサが上向くことがなく、種々の検出を正確に行うことができる。

0029

一方、図4の(b)に示すように、アーム132の先端部が本体部101から突出されていると、本体部101は持ち上げ状態となる。持ち上げ状態では、本体部101の前部が後部よりも持ち上がっており、本体部101の全体としては前部が後部よりも高位となるように傾いている。

0030

持ち上げ部133は、本体部101の前部を持ち上げることで、本体部101が前進時に障害物に対して衝突せずに乗り上がることを支援できるようになっている。例えば、障害物が絨毯などの敷物である場合には、本体部101が持ち上げ状態でないと敷物に接触して、敷物を捲り上げてしまうおそれがある。敷物が捲り上がっていると、当該部分に本体部101が座礁してそれ以上の走行が阻害されてしまう。または、捲り上がった敷物に対して本体部101が差し込まれてしまい、敷物上を清掃できなくなってしまう。いずれにしろ敷物に対する清掃性が低下してしまう。本実施の形態では、持ち上げ部133によって本体部101が持ち上げ状態となってから敷物上に乗り上がるために、敷物に干渉しにくくなる。これにより、敷物に対して安定した清掃性を実現できるようになっている。

0031

図5は、実施の形態に係る自走式掃除機100の制御構成を示すブロック図である。図5に示すように、制御部150には、駆動ユニット130と、障害物センサ173と、測距センサ174と、カメラ175と、床面センサ176と、衝突センサ119と、清掃ユニット140と、持ち上げ部133とが電気的に接続されている。なお、図5においては、駆動ユニット130を一つしか図示していないが、実際には、左右の車輪131のそれぞれに対応して駆動ユニット130が設けられている。つまり、本実施の形態では駆動ユニット130は2つ設けられている。

0032

制御部150は、例えばCPU、RAM、ROMなどを備えており、CPUがROMに格納されたプログラムをRAMに展開して実行することで、各部を制御する。

0033

ここで、制御部150は、各種センサが検出した蓄積したデータを統合して環境地図を作成する。環境地図は、所定領域内であって自走式掃除機100が移動し掃除を行う領域の地図である。環境地図を生成する方法は特に限定されるものではないが、例えばSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)等を例示することができる。制御部150は、自走式掃除機100の走行実績に基づき実際に走行した領域の外形及び走行を阻害する障害物などを示す情報を環境地図として生成する。環境地図は、例えば2次元の配列データとして実現される。制御部150は、走行実績を例えば縦横10cmなどの所定の大きさの四角形で分割し、各四角形が環境地図を構成する配列の要素エリアであるとみなし、配列データとして処理してもよい。なお、環境地図は、自走式掃除機100の外部から取得してもよい。

0034

また、制御部150は、掃除時においては、その走行時における環境地図内の各座標走行経路として記録する。具体的には、制御部150は、掃除時に各種センサが検出したデータに基づいて自走式掃除機100の環境地図内の各座標を検出し、走行経路として記録する。

0035

制御部150は、掃除時においては、清掃ユニット140のメインモータ及び電動ファンを制御して、メインブラシを回転させながら、床面F上のゴミを吸引する。このとき、制御部150は、清掃ユニット140のサブモータを制御して、サイドブラシ141も回転させている。このため、サイドブラシ141で掃き集められたゴミも吸引される。

0036

また、制御部150は、障害部の有無に基づいて持ち上げ部133の駆動モータ134を制御して、正常状態と持ち上げ状態とを切り替える。具体的には、制御部150は、障害物検出部である障害物センサ173、測距センサ174及びカメラ175の少なくとも一つが障害物を検出した際に障害物検出部の検出結果に基づいて、以降の進路を決定する。ここで、障害物としては、自走式掃除機100が乗り越え可能な障害物(段差B:図6等参照)と、乗り越えが不可能な障害物とに分類される。乗り越え可能な段差Bとしては、例えば絨毯などの敷物、あるいは廊下と部屋との間にある段差などが挙げられる。また、乗り越え不可能な障害物としては、壁や家具などが挙げられる。制御部150は、乗り越えが可能な障害物か、不可能な障害物かの判断を、衝突センサ119の検出結果に基づいて行う。以降、乗り越えが可能な障害物を段差Bと称する。具体的には、例えば、衝突センサ119は、正常状態の本体部101に対して、持ち上げ状態の本体部101が乗り換え可能な高さよりもわずかに上方の位置に配置されている。制御部150は、障害物検出部が障害物を検出している状態で、衝突センサ119の検出結果がオンとなった場合には、乗り越え不可能な障害物であると判断し、衝突センサ119の検出結果がオフのままの場合には段差Bと判断する。

0037

このように、衝突センサ119、障害物センサ173、測距センサ174及びカメラ175は、本体部101が乗り越え可能な段差Bを検出する段差検出部である。なお、カメラ175が取得した障害物の画像から当該障害物の厚み(高さ)が検出できるのであれば、制御部150は、その厚みに基づいて障害物が段差Bか否かの判断を行ってもよい。また、段差検出部は、本体部101の周辺に存在する段差Bを検出できるのであれば、衝突センサ119、障害物センサ173、測距センサ174及びカメラ175の少なくとも一つから構成されていてもよい。

0038

以降の説明では、障害物として段差Bを例示して説明する。図6は、実施の形態に係る本体部101の前方に段差Bが存在している場合を示す説明図である。ここで、図6中、矢印Y1は、本体部101の現在の進行方向を示している。また、本実施の形態では、段差Bは、部屋と廊下との間にある段差であるものとする。このため、段差Bの両側方には、壁Wが配置されている。

0039

制御部150は、カメラ175が検出した段差Bの画像に基づいて当該段差Bの形状、大きさ、位置などを認識し、この認識結果から、本体部101の前方に段差Bが存在しているか否かを判断する。なお、制御部150は、カメラ175以外の障害物検出部の検出結果に基づいて、本体部101の前方に段差Bが存在しているか否かを判断してもよい。

0040

制御部150は、カメラ175から取得した画像に基づいて段差Bの縁辺b1を検出する。段差Bには複数の縁辺が存在しているが、制御部150は、本体部101に対して進行方向Y1で対向する縁辺b1を判断対象とする。

0041

制御部150は、カメラ175から取得した画像に基づいて現在位置から縁辺b1までの距離及び縁辺b1が進行方向Y1に対する角度αを測定する。本実施の形態では、角度αは略90度としている。

0042

制御部150は、測定した距離の直前で本体部101が停止するように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。これにより、本体部101は、段差Bに接触する直前に一時停止することとなる。

0043

制御部150は、一時停止地点で本体部101が旋回して方向転換図6中、矢印Y2参照)するように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。この方向転換では、制御部150は、方向転換後の本体部101の進行方向Y2が縁辺b1に沿う方向となる旋回角度を角度αに基づいて決定し、当該決定した旋回角度で本体部101を旋回させる(図6中、二点鎖線L2参照)。この旋回地点P(一時停止地点)の位置情報については、制御部150は環境地図内に記録している。

0044

図7は、実施の形態に係る方向転換後での本体部101と段差Bとの位置関係を示す説明図である。図7は、本体部101の一部を進行方向Y2から見た図である。図7に示すように、方向転換後の本体部101は、当該本体部101が段差Bの縁辺b1の壁面b11に対して接触はしないものの、サイドブラシ141が接触する掃除可能位置に配置されている。掃除可能位置に本体部101が配置されていれば、段差Bの壁面b11と床面Fとがなす隅部Eにあるゴミを、サイドブラシ141によって掻き集めて、当該隅部Eを掃除することができる。掃除可能位置へは、本体部101が方向転換時点で配置されていてもよいし、方向転換後に配置されていてもよい。前者の場合においては、旋回地点Pが予め掃除可能位置に対応した地点に設定されている。後者の場合においては、方向転換後に制御部150が走行用モータ136を制御することで、本体部101の位置を微調整し、掃除可能位置に本体部101を配置する。これらを併用することも可能である。

0045

また、方向転換後においては、制御部150は、走行用モータ136を制御することで、本体部101を進行方向Y2に沿って移動させる。このとき、制御部150は、本体部101を縁辺b1の終点に対応する終点位置まで移動させる。

0046

この移動時及び、旋回地点Pでの方向転換時においても、制御部150は、清掃ユニット140のメインモータ、電動ファン及びサブモータを制御して、隅部Eのゴミをサイドブラシ141で掻き集め、吸引している。このように、制御部150は、本体部101が隅部Eを掃除するように、清掃ユニット140及び駆動ユニット130を制御している。

0047

図8は、実施の形態に係る本体部101の終点位置からの段差通過進路C1を示す説明図である。図8に示すように、制御部150は、本体部101を終点位置まで移動させた後には、段差Bを乗り越えるための段差通過進路C1で本体部101が移動するように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。具体的には、制御部150は、終点位置で本体部101が旋回して方向転換(図8中、矢印Y3参照)するように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。この方向転換後には、制御部150は、本体部101が、段差通過進路C1を通って段差Bを乗り越えるように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。前述したように環境地図内に旋回地点Pの位置情報が記録されているので、制御部150は、当該位置情報を基にして、旋回地点Pを進行方向Y1で通過して段差Bに進入する段差通過進路C1を作成する。このような段差通過進路C1であるので、本体部101が段差Bに乗り上がる部分の隅部Eは、すでに掃除された状態となっている。なお、段差通過進路C1は、すでに掃除された隅部Eを通過して段差Bに乗り上がる経路であれば如何様でもよい。ただし、段差通過進路C1が、段差Bの縁辺b1に対して直交するように段差Bに進入する経路を含んでいると、本体部101の一対の車輪131が段差Bの縁辺b1に対して滑りにくくなり、本体部101を段差Bに確実に乗り上げることができる。

0048

制御部150は、本体部101が段差Bに進入する直前に、持ち上げ部133の駆動モータ134を制御して、当該持ち上げ部133による持ち上げを行った状態(持ち上げ状態)とする。その後、制御部150は、本体部101が段差通過進路C1で段差B上に乗り上がるように駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。乗り上げ後においては、制御部150は、持ち上げ部133の駆動モータ134を制御して、当該持ち上げ部133による持ち上げを解除した状態(正常状態)とする。これにより、段差B上においても本体部101が正常状態であるので、段差Bに対して通常の吸引力を発揮することができる。

0049

次に、自走式掃除機100の動作のうち、段差Bに対する動作の一態様について説明する。図9は、実施の形態に係る自走式掃除機100における段差Bに対する動作の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートは掃除時に実行されているものとする。

0050

テップS1では、制御部150は、段差検出部が段差Bを検出したか否かを判断する。なお、このとき、制御部150は、本体部101における前方の所定範囲内にある段差Bを対象とする。所定範囲とは、本体部101に対して接近した段差Bを判断するための範囲であり、例えば本体部101の全長よりも小さい範囲である。そして、ステップS1において、制御部150は、段差Bを検出していない場合には、そのままの進路で掃除を継続し、段差Bを検出した場合にはステップS2に移行する。

0051

ステップS2では、制御部150は、段差検出部の検出結果に基づいて、本体部101が段差Bに接触する直前の位置に到達したか否かを判断する。ステップS2において、制御部150は、本体部101が段差Bに接触する直前の位置に到達していない場合にはそのままの進路で掃除を継続し、到達した場合にはステップS3に移行する。

0052

ステップS3では、制御部150は、走行用モータ136を制御して、本体部101を一時停止させて、ステップS4に移行する。

0053

ステップS4では、制御部150は、走行用モータ136を制御して、一時停止地点(旋回地点P)で、方向転換後の本体部101の進行方向Y2が縁辺b1に沿う方向となるように、本体部101を旋回させて方向転換を行い、ステップS5に移行する。

0054

ステップS5では、制御部150は、走行用モータ136を制御して、本体部101を進行方向Y2で終点位置まで移動させ、ステップS6に移行する。これにより、ステップS5では、本体部101は、段差Bの縁辺b1に沿って移動しながら隅部Eを掃除する。

0055

ステップS6では、制御部150は、走行用モータ136を制御して、本体部101を段差通過進路C1で移動させ、ステップS7に移行する。

0056

ステップS8では、制御部150は、旋回地点Pに到達したか否かを判断し、旋回地点Pに到達していない場合には段差通過進路C1での移動を継続し、到達した場合にはステップS8に移行する。

0057

ステップS8では、制御部150は、持ち上げ部133の駆動モータ134を制御して、当該持ち上げ部133による持ち上げを行った状態(持ち上げ状態)とする。なお、持ち上げ状態とするタイミングには、本体部101が一時的に停止していてもよいし、段差通過進路C1での移動中であってもよい。制御部150は、持ち上げ状態となった本体部101が段差B上に乗り上がるように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御し、ステップS9に移行する。

0058

ステップS9では、制御部150は、各種センサの検出結果に基づいて、段差B上に本体部101が乗り上げたか否かを判断し、乗り上がっていない場合には段差通過進路C1での移動を継続し、乗り上がっている場合にはステップS10に移行する。

0059

ステップS10では、制御部150は、持ち上げ部133の駆動モータ134を制御して、当該持ち上げ部133による持ち上げを解除した状態(正常状態)とする。これにより、本体部101は、段差B上でも通常の吸引力を発揮することが可能となる。その後、制御部150は、ステップS1に移行する。

0060

以上のように、本実施の形態に係る自走式掃除機100によれば、床面F上を移動して当該床面Fを掃除する本体部101と、本体部101に設けられて、本体部101を移動または旋回させるための移動部(駆動ユニット130)と、本体部101に設けられて、本体部101の周辺に存在する段差Bを検出する段差検出部(衝突センサ119、障害物センサ173、測距センサ174及びカメラ175)と、本体部101及び移動部を制御する制御部150とを備え、制御部150は、段差検出部が検出した段差Bと床面Fとがなす隅部Eを本体部101が掃除するように、本体部101及び移動部を制御する。

0061

これによれば、段差Bと床面Fとがなす隅部Eを本体部101が確実に掃除するので、床面Fに対する清掃性の低下を抑制することができる。

0062

また、制御部150は、本体部101が隅部Eに沿って移動しながら当該隅部Eを掃除するように、本体部101及び移動部を制御する。

0063

これによれば、本体部101が隅部Eに沿って移動しながら当該隅部Eを掃除するので、隅部Eを広範囲にわたって掃除することができる。したがって、隅部Eに残るゴミを少なくすることができ、結果的に床面Fに対する清掃性の低下をより抑制することができる。

0064

また、制御部150は、本体部101によってすでに掃除された隅部Eを本体部101が通過して、段差Bを乗り越えるように移動部を制御する。

0065

これによれば、本体部101によってすでに掃除された隅部Eを本体部101が通過して段差Bを乗り越えるので、段差Bの乗り換え時に吸引力が低下し得る箇所を予め掃除しておくことができる。したがって、段差Bの乗り越えによる清掃性の低下を、確実に抑制することができる。

0066

また、自走式掃除機100は、本体部101に設けられて、当該本体部101を床面Fに対して持ち上げる持ち上げ部133を備え、制御部150は、本体部101が床面Fに対して持ち上がった状態で、段差Bに乗り上がるように、持ち上げ部133及び移動部を制御する。

0067

これによれば、持ち上げ部133によって本体部101を持ち上げ状態とすることができる。したがって、本体部101を持ち上げ状態で段差B上に乗り上げさせることができるので、本体部101が段差Bに干渉しにくくなる。これにより、段差Bに対して安定した清掃性を実現できるようになっている。

0068

ところで、本体部101が持ち上げ状態で段差Bに乗り上がる際には、隅部Eをなす床面Fから吸引口178までの間隔が正常状態よりも大きくなるので、吸引力が低下してしまう。しかしながら、隅部Eに対しては、段差Bへの乗り上がりとは別のタイミングで掃除が行われているので、持ち上げ状態による清掃性の低下を、確実に抑制することができる。

0069

以下に変形例について説明する。なお、以降の説明において上記実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

0070

[変形例1]
上記実施の形態では、部屋と廊下との間にある段差Bを例示したが、敷物からなる段差B1であってもよい。図10は、変形例1に係る本体部101の動作を示す説明図である。

0071

段差B1が敷物であると、その全周縁b12に対して自走式掃除機100の本体部101が沿って移動できる場合がある。この場合には、制御部150は、段差B1の全周縁b12に沿って周回する周回進路C2で本体部101が移動するように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。例えば、周回進路C2の起点は旋回地点Pであり、終点も旋回地点Pである。また、周回進路C2のいずれの地点においても、本体部101は掃除可能位置に配置されているものとする。このため、本体部101は、周回進路C2を移動することで、段差B1と床面Fとがなす隅部E1(図10におけるハッチング部)を全周にわたって確実に掃除することができる。

0072

また、本体部101が周回進路C2の終点に到達すると、制御部150は、本体部101が旋回して方向転換した後に段差B1上に乗り上がるように(矢印Y4参照)、走行用モータ136を制御する。この場合においても、段差B1に本体部101が乗り上がる前に、制御部150は、持ち上げ部133の駆動モータ134を制御して、当該持ち上げ部133による持ち上げを行った状態(持ち上げ状態)とする。また、段差B1に本体部101が乗り上がった後には、制御部150は、持ち上げ部133の駆動モータ134を制御して、当該持ち上げ部133による持ち上げを解除した状態(正常状態)とする。

0073

[変形例2]
また、上記実施の形態では、本体部101が隅部Eに沿って移動しながら隅部Eを掃除する場合について例示した。変形例2では、本体部101が隅部Eに対して旋回しながら隅部Eを移動する場合について説明する。図11は、変形例2に係る本体部101の動作を示す説明図である。図11に示すように、本体部101が旋回地点Pで一時停止すると、制御部150は、この旋回地点Pで本体部101が少なくとも一度往復旋回(図11中、矢印Y5参照)するように、駆動ユニット130の走行用モータ136を制御する。この往復旋回時には、本体部101が予め掃除可能位置に配置されているので、段差Bの壁面b11と床面Fとがなす隅部Eにあるゴミを、サイドブラシ141によって掻き集めて、当該隅部Eを掃除することができる。図11では、隅部Eにおいて、往復旋回によって掃除された掃除済み領域Dをドットハッチングで図示している。その後、制御部150は、本体部101が旋回地点Pから進行方向Y1で掃除済み領域D及び段差Bを通過するように、駆動ユニット130の走行用モータ136及び持ち上げ部133の駆動モータ134を制御する。なお、制御部150は、本体部101を一旦迂回させた後に、掃除済み領域D及び段差Bを通過させてもよい。また、隅部Eに対する掃除動作は、往復旋回でなくとも本体部101が少なくとも一回転する旋回であってもよい。

0074

このように、制御部150は、本体部101が隅部Eに対して旋回しながら当該隅部Eを掃除するように、本体部101及び移動部(駆動ユニット130)を制御している。

0075

これによれば、本体部101が隅部Eに対して旋回しながら当該隅部Eを掃除するので、段差Bを乗り越える進路を変更せずに、隅部Eを掃除することができる。また、旋回による掃除であれば、本体部101を移動させなくても繰り返し掃除することができるので、隅部Eを効率的に丁寧に掃除することも可能である。

0076

なお、隅部Eに対する掃除動作は、隅部Eに沿う移動と、旋回との両者を組み合わせて行ってもよい。

0077

[その他]
なお、本発明は、上記実施の形態及び各変形例に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

0078

例えば、上記実施の形態では、本体部101に持ち上げ部133が設けられている自走式掃除1を例示して説明したが、持ち上げ部133はなくてもよい。この場合、衝突センサ119は、本体部101に対して、持ち上げられていない状態の本体部101が乗り換え可能な高さよりもわずかに上方の位置に配置されることになる。

0079

また、上記実施の形態では、制御部150は、カメラ175が撮影した画像に基づいて、段差Bを検出する場合を例示した。これに加えて、段差Bの検出に機械学習を用いてもよい。具体的には、例えば外部のコンピュータで、多様な種類の段差の画像を多数取り込み、特徴点を抽出して、学習モデルを作成する。制御部150には、この学習モデルを含んだ物体認識アルゴリズムが搭載されている。制御部150は、カメラ175が撮影した画像を、物体認識アルゴリズムで解析することで、当該画像内に含まれた段差をより詳細に検出することができる。

0080

また、上記実施の形態では、隅部Eのゴミをサイドブラシ141で掻き集めて、本体部101で吸引する場合を例示した。しかし、サイドブラシ141以外の手法によって隅部Eの掃除を行ってもよい。例えば、本体部に対して出没自在な清掃ユニットを設け、隅部Eの掃除時に清掃ユニットが本体部から隅部に向けて突出させてもよい。また、サイドブラシ141に変えて吸引ノズルを本体部101に設けてもよい。

0081

本発明は、自律走行可能な自走式掃除機に適用可能である。

0082

100 自走式掃除機
101 本体部
119衝突センサ(段差検出部)
130駆動ユニット(移動部)
131車輪
132アーム
133 持ち上げ部
134駆動モータ
135角速度センサ
136走行用モータ
137エンコーダ
138加速度センサ
140清掃ユニット
141サイドブラシ
150 制御部
171発信部
172 受信部
173障害物センサ(段差検出部)
174 測距センサ(段差検出部)
175カメラ(段差検出部)
176床面センサ
178吸引口
179キャスター
B、B1段差
b1縁辺
b11 壁面
b12 全周縁
C1段差通過進路
C2周回進路
D掃除済み領域
E、E1 隅部
F 床面
L2二点鎖線
P旋回地点
W 壁
Y1、Y2 進行方向
Y3、Y4、Y5 矢印
α 角度

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