特許 6871602 自律走行型掃除機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871602

(24)【登録日】2021年4月20日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】自律走行型掃除機

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/28 20060101AFI20210426BHJP

   G10L 15/00 20130101ALI20210426BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   A47L9/28 E

   A47L9/28 Z

   G10L15/00 200N

   G05D1/02 J

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-45020(P2017-45020)

(22)【出願日】2017年3月9日

(65)【公開番号】特開2018-143715(P2018-143715A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2020年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】598163064

【氏名又は名称】学校法人千葉工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】友納 正裕

(72)【発明者】

【氏名】入江 清

(72)【発明者】

【氏名】大和 秀彰

(72)【発明者】

【氏名】山中 俊治

(72)【発明者】

【氏名】古田 貴之

【審査官】 粟倉 裕二

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００３２２６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２０６１７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２４８０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９９４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３７１９０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２００８−０００６０７４（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３７６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０４６２３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４７Ｌ ９／２８

Ａ４７Ｌ １１／００

Ｇ０５Ｄ １／０２

Ｇ１０Ｌ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掃除機本体と、
前記掃除機本体に清掃エリアを清掃させる制御部と、
前記掃除機本体に搭載され、前記掃除機本体と共に移動しながら、前記清掃エリアに置かれた物体の位置を検知する物体検知部と、
前記制御部の制御モードを設定するための設定指示を受け付ける制御モード設定指示受付部と、
前記掃除機本体の停止指示を受け付ける停止指示受付部と、
を備え、
前記制御部は、前記掃除機本体に前記清掃エリアを清掃させる際に、第１制御モードが設定された場合には、前記物体検知部による検知結果を元に前記掃除機本体を前記清掃エリアで走行させ、第２制御モードが設定された場合には、ユーザにより示される清掃箇所が清掃されるように前記掃除機本体を走行させ、
さらに前記制御部は、前記掃除機本体が停止中にユーザが物体の置き場所を変えて前記第２制御モードが設定された場合には、前記掃除機本体が停止した際の周囲の物体の位置と、前記第２制御モードが設定された際の周囲の物体の位置と、を比較することにより、前記物体の移動前の置き場所を前記ユーザにより示される前記清掃箇所として検知して、前記移動前の置き場所が清掃されるように前記掃除機本体を走行させる
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項2】

請求項１に記載の自律走行型掃除機であって、
前記制御モード設定指示受付部は、ユーザにより操作可能なスイッチによって構成される
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項3】

請求項１に記載の自律走行型掃除機であって、
前記制御モード設定指示受付部は、ユーザにより発音された音声を認識可能な音声認識装置によって構成される
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の自律走行型掃除機であって、
前記停止指示受付部は、ユーザにより操作可能なスイッチによって構成される
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項5】

請求項１〜３のいずれかに記載の自律走行型掃除機であって、
前記停止指示受付部は、ユーザにより発音された音声を認識可能な音声認識装置によって構成される
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれかに記載の自律走行型掃除機であって、
前記制御部は、前記第２制御モードにおいて、ユーザが複数の物体の置き場所を変えた場合には、順次、前記各物体の移動前の置き場所に移動してそれぞれの前記置き場所を清掃するように前記掃除機本体を走行させる
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項7】

掃除機本体と、
前記掃除機本体に清掃エリアを清掃させる制御部と、
前記掃除機本体に搭載され、前記掃除機本体と共に移動しながら、前記清掃エリアに置かれた物体の位置を検知する物体検知部と、
前記制御部の制御モードを設定するための設定指示を受け付ける制御モード設定指示受付部と、
を備え、
前記制御部は、前記掃除機本体に前記清掃エリアを清掃させる際に、第１制御モードが設定された場合には、前記物体検知部による検知結果を元に前記掃除機本体を前記清掃エリアで走行させ、第２制御モードが設定された場合には、ユーザにより示される清掃箇所が清掃されるように前記掃除機本体を走行させ、
前記制御部は、前記物体検知部による前記物体の位置の検知結果に基づいて、物体の置き場所の変化を検知し、前記第２制御モードにおいて、ユーザが物体の置き場所を変えた際に、前記物体の移動前の置き場所に移動して前記移動前の置き場所が清掃されるように前記掃除機本体を走行させ、前記物体の移動前の置き場所の清掃が完了した場合、前記制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替える
ことを特徴とする自律走行型掃除機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律走行型掃除機に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、所定の清掃エリアを様々な方向に自律的に移動しながら清掃を行う自律走行型掃除機が普及している。

【0003】

またこのような自律走行型掃除機に関しては、様々な技術が開発されている（例えば特許文献１参照。自律走行技術一般については非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−２６７０７４号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】S.Thrun, W.Burgard, and D.Fox: Probabilistic Robotics, MIT Press, 2005.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このような自律走行型掃除機を用いて清掃を行う場合、床面に物体が置かれていると、その場所は掃除されない。

【0007】

人間が掃除する場合であれば、このような物体を一時的に脇に移動すれば、物体が元々置かれていた場所を掃除できるが、自律走行型掃除機を用いる場合は、予め、自律走行型掃除機の走行を妨げない場所まで物体を移動させておかなければならない。そしてそのような場所の確保や、そこまで物体を運ぶ作業に手間がかかる。

【0008】

このような不便を解消するためには、自律走行型掃除機が人間と協調して動作できることが有効となる。

【0009】

本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、人間と協調して動作可能な自律走行型掃除機を提供することを一つの目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一つの側面に係る自律走行型掃除機は、掃除機本体と、前記掃除機本体に清掃エリアを清掃させる制御部と、前記掃除機本体に搭載され、前記掃除機本体と共に移動しながら、前記清掃エリアに置かれた物体の位置を検知する物体検知部と、前記制御部の制御モードを設定するための設定指示を受け付ける制御モード設定指示受付部と、前記掃除機本体の停止指示を受け付ける停止指示受付部と、を備え、前記制御部は、前記掃除機本体に前記清掃エリアを清掃させる際に、第１制御モードが設定された場合には、前記物体検知部による検知結果を元に前記掃除機本体を前記清掃エリアで走行させ、第２制御モードが設定された場合には、ユーザにより示される清掃箇所が清掃されるように前記掃除機本体を走行させ、さらに前記制御部は、前記掃除機本体が停止中にユーザが物体の置き場所を変えて前記第２制御モードが設定された場合には、前記掃除機本体が停止した際の周囲の物体の位置と、前記第２制御モードが設定された際の周囲の物体の位置と、を比較することにより、前記物体の移動前の置き場所を前記ユーザにより示される前記清掃箇所として検知して、前記移動前の置き場所が清掃されるように前記掃除機本体を走行させる。

【0011】

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、人間と協調して動作可能な自律走行型掃除機を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係るロボット掃除機の構成を示す図である。

【図2】本実施形態に係る清掃エリアを示す図である。

【図3A】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を示す図である。

【図3B】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を示す図である。

【図3C】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を示す図である。

【図4A】本実施形態に係るロボット掃除機が占有格子地図を作成する様子を示す図である。

【図4B】本実施形態に係るロボット掃除機が占有格子地図を作成する様子を示す図である。

【図4C】本実施形態に係るロボット掃除機が占有格子地図を作成する様子を示す図である。

【図5】本実施形態に係る占有格子地図のセルに設定されるフラグを示す図である。

【図6A】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を説明するための図である。

【図6B】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を説明するための図である。

【図6C】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を説明するための図である。

【図6D】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を説明するための図である。

【図7】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を説明するための図である。

【図8】本実施形態に係るロボット掃除機の動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0015】

本発明の実施形態に係るロボット掃除機１０００について、図面を参照しながら説明する。

【0016】

＝＝ロボット掃除機＝＝
本実施形態に係るロボット掃除機１０００は、室内や廊下、屋上、机上、屋外のグランドなどのような様々な場所において、所定の清掃エリアを自律的に走行ながら清掃することが可能な自律走行型掃除機である。

【0017】

そして本実施形態に係るロボット掃除機１０００は、ロボット自身が地図を作るＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の技術を用いて、周囲に存在する様々な物体までの距離及び方向を検知しながら走行することで、清掃エリアの形状や広さ、清掃エリアに置かれている物体の位置、さらには清掃エリア内での自らの位置及び移動軌跡を把握し、清掃エリア内を効率的に清掃する。

【0018】

例えば図２に示すような室内における清掃エリア５００をロボット掃除機１０００を用いて清掃する場合、ロボット掃除機１０００は、清掃エリア５００内を走行しながら周囲の壁面５２０Ａや間仕切り５２０Ｂ、可搬物体（椅子、プランター、荷物など）５２０Ｃ等の物体５２０までの距離及び方位を順次検知し、それと共に、清掃するべき床面５１０の形状や広さ、自らの位置などを検知する。

【0019】

なおロボット掃除機１０００の移動軌跡とは、ロボット掃除機１０００の位置姿勢の時系列を意味する。ロボット掃除機１０００の位置姿勢とは、たとえば、ロボット掃除機１０００が移動する清掃エリア５００上に規定される２次元座標系における位置座標および方位角(x,y,θ)である。

【0020】

また詳しくは後述するが、ロボット掃除機１０００は、このような周囲の物体５２０の検知結果を元に、占有格子地図６００と呼ばれる地図を作成し、清掃エリア５００を認識する。

【0021】

占有格子地図６００は、例えば図４Ｃに示すように、ロボット掃除機１０００の清掃エリア５００を、複数の矩形状のセル６１０に分割するようにして構築した地図である。ロボット掃除機１０００は、図４Ａから図４Ｃに示すように、清掃エリア５００内を移動しながら、順次、周囲の物体５２０を検知し、占有格子地図６００を構築していく。各セル６１０のサイズは任意であるが、例えば一辺数センチメートル（例えば５センチメートル）程度である。

【0022】

そしてロボット掃除機１０００は、各セル６１０ごとに、掃除済みか否か、及び物体５２０が置かれているか否かのそれぞれの状態をフラグにより管理している。詳細は後述する。

【0023】

一方で、本実施形態に係るロボット掃除機１０００は、ユーザと協調して動作し、ユーザによる誘導に従って清掃エリア５００内を清掃することもできる。

【0024】

例えば図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ロボット掃除機１０００が清掃エリア５００を清掃する際に、物体５２０が置かれている場所は避けて掃除を行うが（図３Ａ）、ユーザが物体５２０の場所を移動させると（図３Ｂ）、ロボット掃除機１０００はそれに反応し、物体５２０が移動前に置かれていた場所に移動して、その場所の掃除を行う（図３Ｃ）。

【0025】

このようにして、本実施形態に係るロボット掃除機１０００は、人間と協調して動作することができる。

【0026】

次に、ロボット掃除機１０００の構成について詳しく説明する。ロボット掃除機１０００は、図１に示すように、掃除機本体３００と掃除機制御部１００とを備えて構成される。

【0027】

＝掃除機本体＝
掃除機本体３００は、特に図示はしないが、吸気口、排気口、吸気用モータ、ファン及びフィルタ等を有して構成され、掃除機制御部１００によって制御される吸気用モータを用いてファンを回転させ、吸気口から吸い込んだ空気を排気口から排出する際に、空気とともに吸い込んだゴミをフィルタに捕捉する。

【0028】

また掃除機本体３００は、自走用モータ及び車輪を有し、掃除機制御部１００によって制御される自走用モータを用いて車輪を回転させることにより、清掃エリア５００を走行する。

【0029】

＝掃除機制御部＝
掃除機制御部１００は、制御部１１０、物体検知部１２０、制御モード設定指示受付部１４０、停止指示受付部１５０、音声コマンド受付部１６０を備えて構成される。掃除機制御部１００は、掃除機本体３００に搭載され、掃除機本体３００と共に移動しながら掃除機本体３００を制御する。

【0030】

＜物体検知部＞
物体検知部１２０は、掃除機本体３００と共に移動しながら、清掃エリア５００に置かれた物体５２０の位置及び方位を検知するセンサである。本実施形態に係る物体検知部１２０は、例えばレーザパルスを出射する光源と、レーザパルスの反射光を検出する検出器とを備えた２次元（２Ｄ）レーザスキャナであり、所定の方向に向けて出射したレーザパルスが往復する時間を計測することで物体までの距離を算定する。なお、ロボット掃除機１０００から周囲の物体５２０までの距離及び方位が計測されることで、ロボット掃除機１０００と物体５２０との間の清掃エリア５００の広さや形状も分かる。

【0031】

本実施形態に係る物体検知部１２０は、レーザパルスの光源及び検出器が所定速度で回転し、所定角度毎あるいは所定時間毎にレーザパルスを出射し、その反射光を検出する。例えば本実施形態では、物体検知部１２０は左回転に毎秒１０回転で回転し、光源が１°回転する毎にレーザパルスを出射する。これらの回転の向きや回転速度、レーザパルスの出射頻度の値は一例であり、センサの機種によって異なる。

【0032】

そして物体検知部１２０は、計測した距離及びその時のレーザパルスの出射方向を計測結果として出力する。

【0033】

もちろんレーザパルスには到達可能距離がある。そのため、物体検知部１２０は、レーザパルスが物体５２０まで届かなかった場合や反射光が検出できなかったような場合には、計測結果を出力しない。例えば図４Ａ〜図４Ｃに破線で示す円弧は物体検知部１２０の計測可能距離を示し、この計測可能距離よりも遠くにある物体５２０は検知されない。このため、本実施形態に係る物体検知部１２０は、光源が１回転する間に、最大で３６０カ所の距離及び方向を計測結果として出力するが、計測結果が３６０個よりも少ないこともある。

【0034】

なお物体検知部１２０には、レーザ光の往復時間を計測するレーザスキャナの他に、レーザ光の送信信号と受信信号の位相差を計測するものや、レーザ光の出射点と受光点との間の距離に基づく三角法を用いるものがあり、それらのどれでもよい。本実施形態では、代表として２Ｄレーザスキャナを扱うこととするが、３Ｄレーザスキャナでもよい。またレーザスキャナの他に、複数の受光素子を用いて複数地点の距離を同時に測定する距離画像カメラを用いてもよい。

【0035】

＜制御モード設定指示受付部＞
制御モード設定指示受付部１４０は、制御部１１０の制御モードを設定するための入力装置である。ユーザは、制御モード設定指示受付部１４０に制御モード設定指示を入力することにより、制御部１１０の制御モードを設定することができる。

【0036】

制御部１１０は、通常モード（第１制御モード）、あるいは協調モード（第２制御モード）で動作する。

【0037】

制御部１１０は、通常モードで動作する場合は、物体検知部１２０による検知結果を元に、ＳＬＡＭ等によって周囲の地図を構築しつつ自己位置を推定することで、清掃エリア５００内の未清掃領域が順次清掃されるように、掃除機本体３００を自律的に走行させる。

【0038】

これに対し、協調モードで動作する場合は、制御部１１０は、ユーザにより示される清掃箇所が清掃されるように掃除機本体３００を走行させる。例えば制御部１１０は、ユーザの後を追って新たな清掃箇所が掃除されるように掃除機本体３００を走行させるようにしても良いし、ユーザにより発せられた音声コマンドを認識し、その音声コマンドによって示される清掃箇所が掃除されるように掃除機本体３００を走行させるようにしても良い。

【0039】

あるいは制御部１１０は、図３Ａ〜図３Ｃに示したように、ユーザが清掃エリア５００内の物体５２０を移動したことを検知して、その物体５２０が移動前に置かれていた場所に移動し、その場所を掃除するようにしても良い。

【0040】

なお、制御モード設定指示受付部１４０は、ユーザによって操作可能なスイッチによって構成されるようにしても良いし、ユーザにより発音された音声を認識可能な音声認識装置によって構成されるようにしても良い。

【0041】

スイッチを用いて制御モード設定指示受付部１４０を構成した場合は、ユーザによる制御モード設定指示を誤りなく正確に検知できる。一方、音声認識装置によって制御モード設定指示受付部１４０を構成した場合は、ユーザはわざわざスイッチ操作を行わずとも、制御モードの設定あるいは変更を行うことが可能となる。この場合、ユーザは、予め決められた所定の音声コマンドを発声するだけで、制御モードの設定あるいは切替を行うことができる。

【0042】

さらには、スイッチを用いて制御モード設定指示受付部１４０を構成する場合は、掃除機本体３００にスイッチを設ける形態としてもよいし、掃除機本体３００とは別体のリモコン端末（不図示）を用いて、このリモコン端末にスイッチを設ける形態としてもよい。この場合、リモコン端末は、専用の入力装置でもよいし、携帯電話機やスマートフォンなどの可搬型情報機器であっても良い。このようなリモコン端末を用いて制御部１１０の制御モードを設定するように構成する場合は、ユーザは掃除機本体３００から離れた位置から、制御モードの切り替えを行うことが可能となる。

【0043】

なお制御モード設定指示受付部１４０を音声認識装置によって構成する場合は、後述する音声コマンド受付部１６０と音声認識装置を共用しても良い。

【0044】

＜停止指示受付部＞
停止指示受付部１５０は、掃除機本体３００を停止させるための入力装置である。停止指示受付部１５０に停止指示が入力された場合、制御部１１０は、掃除機本体３００の移動を停止する。

【0045】

なお、停止指示受付部１５０も、制御モード設定指示受付部１４０と同様に、ユーザによって操作可能なスイッチによって構成されるようにしても良いし、ユーザにより発音された音声を認識可能な音声認識装置によって構成されるようにしても良い。

【0046】

また同様に、停止指示受付部１５０がスイッチにより構成される場合は、掃除機本体３００に設けられる形態でもよいし、リモコン端末に設けられる形態でもよい。さらに、停止指示受付部１５０が音声認識装置によって構成される場合は、後述する音声コマンド受付部１６０と音声認識装置を共用しても良い。

【0047】

＜音声コマンド受付部＞
音声コマンド受付部１６０は、ユーザによって発声された音声コマンドを認識可能な音声識別装置である。そして制御部１１０は、この音声コマンドに従って掃除機本体３００を制御する。

【0048】

例えば制御部１１０が協調モードで動作している場合に、ユーザが「ついて来て」と発声すると、制御部１１０は、掃除機本体３００をユーザの後を追って走行させる。あるいは、ユーザが「掃除して」と発声すると、制御部１１０は、ロボット掃除機１０００の現在位置及びその周辺の一定範囲が掃除されるように掃除機本体３００を制御する。さらには、ユーザが「止まって」と発声した場合は、制御部１１０は、掃除機本体３００をその場で停止させる。

【0049】

あるいはまた、ユーザが「通常モードに切り替えて」と発声した場合は、制御部１１０は制御モードを協調モードから通常モードに切り替える。あるいは、ユーザが「掃除終わり」と発声した場合は、制御部１１０は、掃除を終了する。

【0050】

このような態様により、本実施形態に係るロボット掃除機１０００はユーザと協調して掃除を行うことができる。

【0051】

なお、音声コマンド受付部１６０は、通常モードでも音声コマンドを受け付けるようにすることもできる。この場合、例えばユーザが「協調モードに切り替えて」と発声した場合は、制御部１１０は制御モードを通常モードから協調モードに切り替える。あるいは、ユーザが「掃除終わり」と発声した場合は、制御部１１０は、清掃エリア５００に未掃除領域が残っていても掃除を終了する。

【0052】

その他、音声コマンド受付部１６０は、制御部１１０に対する様々音声コマンドを受け付けることができる。

【0053】

＜制御部＞
制御部１１０は、上述した物体検知部１２０による物体５２０の検知結果や、制御モード設定指示受付部１４０、停止指示受付部１５０及び音声コマンド受付部１６０が受け付けたユーザからの指示内容に従って、掃除機本体３００を制御する。具体的には、制御部１１０は、上述した吸気用モータや自走用モータなどの、掃除機本体３００が有する各種の機器を駆動する。

【0054】

その際、制御部１１０は、通常モードで動作する場合は、物体検知部１２０による検知結果を元に、物体５２０が置かれていない未清掃領域が順次清掃されるように、掃除機本体３００を自律的に走行させる。

【0055】

一方で協調モードで動作する場合は、制御部１１０は、ユーザによる誘導に従って掃除機本体３００を走行させる。もちろん、制御部１１０が協調モードで動作している間も、物体検知部１２０は周囲の物体５２０までの距離及び方位の計測を継続しており、制御部１１０は、協調モードで動作している間も継続して物体検知部１２０からの検知結果を取得して占有格子地図６００の構築を続けている。

【0056】

なお制御部１１０は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)やＲＯＭ(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどの記憶装置、各種のデータ入出力インタフェース等の機器を有するコンピュータにより構成される。そしてＣＰＵが記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより、本実施形態に係る制御部１１０が有する各種機能が実現される。

【0057】

また制御部１１０は、データ入出力インタフェースを通じて、物体検知部１２０などの外部機器からデータを取得することもできる。またプログラムがＵＳＢ（登録商標）メモリ等の記録媒体に記録されている場合には、これらの記録媒体からプログラムを記憶装置にロードすることができる。あるいはプログラムが他のコンピュータに格納されている場合には、インターネットや電話網等の通信ネットワークを介してこのコンピュータからプログラムを記憶装置にダウンロードすることもできる。

【0058】

ところで、上述したように、物体検知部１２０は周囲にレーザ光を出射し、その反射光を検知することで物体５２０までの距離及び方向を計測する。制御部１１０はその計測結果をもとに占有格子地図６００を作成する。図４Ｃに示すように、占有格子地図６００は空間（床面５１０）をセル６１０に分割し、各セル６１０は「占有」（物体が置かれている）、「非占有」、「未定」の状態をもつ。ロボット掃除機１０００は非占有のセル６１０を通ることができる。占有格子地図６００を作るには、レーザ光の反射により計測された（物体上の）点の位置にあるセル６１０は占有、レーザ光が通過したセル６１０は非占有、レーザ光が通過も反射もしていないセル６１０は未定に設定する。そして、複数回の計測を重ね合わせて、セル６１０の状態推定の精度を高める。このような占有格子地図６００の作成方法については、非特許文献１に詳しい。

【0059】

ところが、物体検知部１２０から出射されるレーザ光が物体５２０まで届かない場合や、反射光が受光できない場合がある。たとえば、物体検知部１２０のセンサには最大計測距離があり、それを超えた位置にある物体５２０は計測できない。また、センサによっては視野が３６０度より小さい場合があり、視野の範囲外の物体５２０は計測できない。他の物体５２０の陰にある物体５２０も計測できない。

【0060】

そのため制御部１１０は、例えば図４Ａに示すように、物体検知部１２０から出射されたレーザ光が壁面５２０Ａや間仕切り５２０Ｂなどの物体５２０に届き、反射光を検出できた範囲でのみ占有格子地図６００を作成する。そして制御部１１０は、物体検知部１２０が物体５２０からの反射光を受光できなかった範囲（最大計測距離の外部や他の物体５２０の陰）については未定状態のままとし、この一部を未定状態としたまま、清掃エリア５００を走行する。たとえば、図４Ａで受光不可範囲と書かれた部分は、壁面５２０Ａまでの距離が最大計測距離を超えるため未定状態のままとなる。

【0061】

そうすると、ロボット掃除機１０００が清掃エリア５００内を移動するにつれ、図４Ｂ及び図４Ｃに順に示すように、次第に未定状態の領域が減少していき、清掃エリア５００の全体が判明していく。

【0062】

上述したように、制御部１１０は、通常モードで動作する場合は、清掃エリア５００内に設定した所定の走行ルートに沿って掃除機本体３００を走行させることで、清掃エリア５００の未清掃領域を順次清掃していく。そして制御部１１０は、清掃エリア５００内を走行するにつれて清掃エリア５００が拡張するのに合わせて、ロボット掃除機１０００の走行ルートを延長あるいは修正する。

【0063】

ここで、制御部１１０は、図６Ａ〜図６Ｄに示すように、占有格子地図６００の各セル６１０にフラグを設定及び更新することで、清掃エリア５００内の清掃済み領域及び未清掃領域を管理している。また制御部１１０は、各セル６１０ごとに、物体５２０が置かれているか否かもフラグにより管理している。本実施形態では、各セル６１０にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類のフラグのいずれかを設定することで、制御部１１０はこれらの状態を管理している。

【0064】

図５に示すように、フラグＡは、掃除が未実施でありかつ物体５２０が置かれている状態を示す。そしてフラグＢは、掃除は実施済みであるが、物体５２０が置かれている状態を示す。フラグＣは、掃除が未実施でありかつ物体５２０も置かれていない状態を示す。フラグＤは、掃除は実施済みでありかつ物体５２０も置かれていない状態を示す。

【0065】

図６Ａ〜図６Ｄを例に具体的に説明する。まず図６Ａは、ロボット掃除機１０００が現在（Ｐ）で示す位置にあり、走行ルートｒｔ１に沿って掃除が行われていることを示す。そして図６Ａにおいて、実線で記載された部分の走行ルートｒｔ１は、ロボット掃除機１０００の過去の移動軌跡を示し、破線で記載された部分は、これから走行しようとする走行ルートを示している。

【0066】

そして制御部１１０は、すでに掃除済みのセル６１０にはフラグＤ（掃除済み、物体なし）を設定しており、これから掃除を行なおうとしているセル６１０には、フラグＣ（掃除未実施、物体なし）を設定している。そして制御部１１０は、フラグＣを設定したセル６１０が順次掃除されるように、走行ルートｒｔ１を設定していく。

【0067】

次に図６Ｂに示すように、清掃エリア５００内に可搬物体５２０Ｃが置かれていることが判明した場合は、制御部１１０は、その場所のセル６１０にはフラグＡ（掃除未実施、物体あり）を設定すると共に、フラグＡが設定されているセル６１０を通らないように走行ルートｒｔ１を設定する。

【0068】

このようにして制御部１１０は、通常モードで動作している場合は、清掃エリア５００内を清掃しつつ、新たな未掃除の領域（フラグＣ）が見つかる毎に走行ルートｒｔ１を延長ないしは修正していく。

【0069】

ここで、ユーザが可搬物体５２０Ｃの置き場所を変え、元々可搬物体５２０Ｃが置かれていた場所をロボット掃除機１０００に掃除させたい場合について説明する。

【0070】

この場合の作業手順は様々に定めることが可能であるが、一例として、ユーザは、一旦ロボット掃除機１０００に停止指示を入力し、ロボット掃除機１０００を停止させる。その後、ユーザは、図６Ｃに示すように可搬物体５２０Ｃの場所を移動する。そしてユーザは、ロボット掃除機１０００に協調モードを設定して起動する。

【0071】

そうすると、制御部１１０は、ロボット掃除機１０００が停止した際の占有格子地図６００（図６Ｂ）と、協調モードが設定された際の占有格子地図６００（図６Ｃ）と、を比較する。図６Ｃでは、元々可搬物体５２０Ｃが置かれていたセル６１０はフラグＡ（掃除未実施、物体あり）からフラグＣ（掃除未実施、物体なし）に更新され、新たに可搬物体５２０Ｃが置かれたセル６１０はフラグＤ（掃除実施済み、物体なし）からフラグＢ（掃除実施済み、物体あり）に更新されている。なお、停止位置（Ｐ）から可搬物体５２０Ｃの裏側は見えないので、フラグＤのままとなる。次に、制御部１１０は、フラグＡからフラグＣに変化した領域を検出する。この領域が、可搬物体５２０Ｃの移動によって生じた新たな掃除領域である（図６Ｄ）。

【0072】

そして制御部１１０は、図６Ｄに示すような走行ルートｒｔ２を作成し、上記新たな掃除領域の清掃を行うと共に、その領域のセル６１０をフラグＣ（掃除未実施、物体なし）からフラグＤ（掃除実施済み、物体なし）に更新する（不図示）。

【0073】

その後、制御部１１０は、ロボット掃除機１０００が元の位置（Ｐ）に戻ってきたら、制御モードを通常モードに切り替えて走行ルートｒｔ１に沿って清掃を継続する。

【0074】

なお、走行ルートｒｔ２の作成方法も種々考えられるが、例えば図７に示すようにすることができる。

【0075】

まず制御部１１０は、占有格子地図６００上で、フラグＡ（掃除未実施、物体あり）からフラグＣ（掃除未実施、物体なし）に更新された未掃除領域を包含するような矩形を作成する。そして制御部１１０は、現在位置（Ｐ）から矩形の最寄の頂点に掃除機本体３００を走行させる。

【0076】

そして制御部１１０は、矩形内の各セル６１０を塗りつぶすように、走行ルートｒｔ２を作成し、その走行ルートｒｔ２に沿って掃除機本体３００を走行させる。

【0077】

なお、ロボット掃除機１０００が停止してから協調モードで起動するまでの間に、ユーザが複数の物体５２０の置き場所を変えた場合には、制御部１１０は、これらの各物体５２０の移動前の置き場所に順次移動して、それぞれの置き場所を清掃するように掃除機本体３００を走行させるようにすることもできる。

【0078】

このような態様によれば、一度に複数の場所を掃除させることができるため、より効率的に清掃エリア５００の清掃を行うことが可能となる。

【0079】

あるいは、ロボット掃除機１０００は、通常モードで走行ルートｒｔ１に沿って清掃エリア５００を清掃している間に、ユーザが清掃エリア５００に置かれている物体５２０を移動させた場合、上述した停止指示の入力や協調モードの入力がなされなくても、その物体５２０の移動を契機として制御モードを協調モードに切り替えて、ユーザが移動した物体５２０が元々置かれていた場所まで移動して、その場所を清掃するようにすることもできる。

【0080】

この場合、ロボット掃除機１０００は、周囲に存在する複数の物体５２０のうちの一つだけ物体５２０の位置が変化したことを検知することによって、ユーザがその物体５２０を移動したことを検知できる。

【0081】

あるいは、ロボット掃除機１０００は、初めから協調モードで起動した場合は、ユーザが物体５２０の場所を移動させるたびに、その場所まで移動して清掃するようにすることもできる。

【0082】

このような態様により、例えば普段は物体５２０が置かれているために掃除がしにくい場所を集中的に掃除を行うようなことも可能となる。

【0083】

あるいは、通常モードでの清掃エリア５００の清掃が完了した後に、清掃エリア５００内に置かれている複数の物体５２０の位置をそれぞれずらし、ロボット掃除機１０００を協調モードで起動して、それらの各場所をまとめて清掃するようにすることもできる。

【0084】

このように本実施形態に係るロボット掃除機１０００によれば、ユーザが様々な使い方をしても、ユーザと協調して掃除を行うことができる。

【0085】

＝＝ロボット掃除機の制御フロー＝＝
次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態に係るロボット掃除機１０００の制御フローの一例を説明する。

【0086】

本実施形態では、まずロボット掃除機１０００が起動されると、ロボット掃除機１０００は通常モードで動作する。そして上述したように、ロボット掃除機１０００は、物体検知部１２０による周囲の物体５２０の検知結果を元に、清掃エリア５００内の清掃を開始する（S1000）。

【0087】

ロボット掃除機１０００は、清掃エリア５００内に、清掃可能でかつ清掃未実施のセル６１０（フラグＣのセル）がまだ残っている場合には、S1010においてＮＯに進む。そしてユーザによる停止指示が入力されていなければ（S1020:NO）、ロボット掃除機１０００は、清掃エリア５００の清掃を継続する（S1000）。

【0088】

一方、ユーザによる停止指示が入力された場合には（S1020:YES）、ロボット掃除機１０００は、一旦移動を停止し、所定時間以内（例えば１５秒以内）に協調モードＯＮの入力がなされたか否かを検知する（S1030）。協調モードＯＮの入力が所定時間以内になされなかった場合には、ロボット掃除機１０００はそのまま掃除を終了する。

【0089】

協調モードＯＮの入力がなされた場合は（S1030:YES）、ロボット掃除機１０００は、協調モードで起動し、停止指示を解除した上で（S1040）、ロボット掃除機１０００が停止した際の占有格子地図６００と、協調モードで起動した際の占有格子地図６００と、を比較する。そしてロボット掃除機１０００は、各セル６１０のフラグを確認し、元々物体５２０が置かれていた未掃除領域のうち、物体５２０が取り除かれた領域（フラグＡからフラグＣに変化した領域）があった場合には、その領域に移動して掃除する（S1050）。ロボット掃除機１０００は、このような領域が複数あった場合には、各領域を順に掃除する。あるいはこのとき、ロボット掃除機１０００は、ユーザの音声コマンドを認識し、その音声コマンドに従って移動及び掃除を行うようにしても良い。

【0090】

そしてそのような領域に対する掃除あるいはユーザの指示に従った掃除が一通り終わると、ロボット掃除機１０００は、協調モードをＯＦＦに切り替えて通常モードに移行し（S1060）、清掃エリア５００内に清掃可能でかつ清掃未実施のセル６１０（フラグＣのセル６１０）が残っているかどうかを確認する（S1010）。

【0091】

清掃可能でかつ清掃未実施のセル６１０（フラグＣのセル６１０）が残っている場合には、ロボット掃除機１０００は、引き続き清掃を行うが（S1000）、全ての清掃エリア５００内のセル６１０がフラグＡ（掃除未実施、物体あり）かフラグＢ（掃除済み、物体あり）かフラグＤ（掃除済み、物体なし）である場合は（S1010:YES）、ロボット掃除機１０００は、移動及び清掃を停止し、所定の警報音を吹鳴する等により、ユーザに清掃が完了した旨の通知を行う（S1070）。

【0092】

その後、ロボット掃除機１０００は、所定時間内に協調モードＯＮの入力がなされていなければ（S1030）、そのまま掃除を終了する。

【0093】

以上、本実施形態に係るロボット掃除機１０００について詳細に説明したが、本実施形態に係るロボット掃除機１０００によればユーザと協調して掃除を行うことが可能となる。このような態様により、例えば、室内に物体５２０が置かれていてそのままでは清掃できないような場所についても、その物体５２０を脇に移動することで、その場所をロボット掃除機１０００に掃除させるようなことが可能となる。

【0094】

また本実施形態に係るロボット掃除機１０００によれば、ユーザの音声コマンドに従って清掃エリア５００を清掃させるようなことも可能となる。この場合、例えば、オフィスやリビングでロボット掃除機１０００を常時巡回させておき、誰かが床面にごみを散らかしてしまったような場合に、ロボット掃除機１０００を呼びつけてすぐにその場所を掃除させるようなことも可能となる。

【0095】

なお上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

【符号の説明】

【0096】

１００ 制御部
１１０ 掃除機制御部
１２０ 物体検知部
１４０ 制御モード設定指示受付部
１５０ 停止指示受付部
１６０ 音声コマンド受付部
３００ 掃除機本体
５００ 清掃エリア
５１０ 床面
５２０ 物体
５２０Ａ 壁面
５２０Ｂ 間仕切り
５２０Ｃ 可搬物体
６００ 占有格子地図
６１０ セル
１０００ ロボット掃除機

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】