特開 2023-100327 自律走行型掃除機及びこれを備えた掃除システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023100327

(43)【公開日】2023-07-19

(54)【発明の名称】自律走行型掃除機及びこれを備えた掃除システム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20230711BHJP

   A47L 9/28 20060101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 J

A47L9/28 E

A47L9/28 Q

A47L9/28 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022000900

(22)【出願日】2022-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】荒井 貴啓

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 亮

(72)【発明者】

【氏名】菅井 正寛

【テーマコード（参考）】

3B057

5H301

【Ｆターム（参考）】

3B057DA00

5H301AA01

5H301BB11

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC10

5H301DD06

5H301DD07

5H301DD17

5H301GG08

5H301GG09

5H301KK08

5H301KK18

5H301KK19

5H301LL01

5H301LL03

5H301LL11

5H301QQ04

(57)【要約】

【課題】移動可能な障害物を除去した場合に増加する掃除可能範囲を把握する。
【解決手段】本発明の自律走行型掃除機Ｓは、距離を測定するＬｉＤＡＲ４１と、物の形状や位置を検知するカメラ５０とを備える。制御装置３０はカメラ５０で撮影した画像データから障害物の情報を取得する画像処理部３２と、ＬｉＤＡＲ４１と画像処理部３２の情報から地図を作成する地図作成部３１と、自律走行型掃除機Ｓの自己位置を判定する自己位置判定部３３と、地図情報及び自己位置情報に基づいて走行経路を作成する走行経路作成部３４と、を備える。地図作成部３１は障害物を除去した時の地図情報を作成する機能を備え、走行経路作成部３４は地図作成部３１が作成した障害物を除去した場合の地図情報に基づいて障害物を除去した時における自律走行型掃除機Ｓの走行可能範囲情報を作成し、情報端末装置１００に送信する。
【選択図】 図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動輪及び前記駆動輪を駆動する走行モータを備えた掃除機本体と、前記掃除機本体に備えられ、ごみを集塵するダストケースと、前記掃除機本体に備えられ、吸引力を発生させるファンモータと、前記走行モータ、前記ファンモータを制御する制御装置とを備えた自律走行型掃除機であって、
前記自律走行型掃除機と周囲の距離を測定する測距センサと、物の形状や位置を検知する撮像部と、情報端末装置と送受信を行う通信手段と、を備え、
前記制御装置は前記撮像部で撮影した画像データを処理して障害物を識別し、障害物の相対位置に関する情報を取得する画像処理部と、前記測距センサの情報と前記画像処理部の情報に基づいて地図を作成する地図作成部と、前記測距センサの情報に基づいて前記自律走行型掃除機の自己位置を判定する自己位置判定部と、前記地図作成部で作成された地図情報及び前記自己位置判定部で判定された前記自律走行型掃除機の自己位置情報に基づいて前記自律走行型掃除機の走行経路を作成する走行経路作成部と、を備え、
前記地図作成部は障害物を除去した時の地図情報を作成する機能を備え、
前記走行経路作成部は前記地図作成部が作成した障害物を除去した場合の地図情報に基づいて障害物を除去した時における前記自律走行型掃除機の走行可能範囲情報を作成し、前記通信手段を介して前記情報端末装置に送信す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において、
前記走行経路作成部は、前記自律走行型掃除機が充電台に帰還後、障害物を除去した時における前記自律走行型掃除機の走行可能範囲情報を作成す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において、
前記画像処理部は、障害物の種類を認識し、認識した障害物が移動可能な物であるか否かを判断することを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項4】

走行モータ、ファンモータを制御する制御装置を備えた自律走行型掃除機と、前記自律走行型掃除機との間、及び情報通信端末との間で情報を送受信する家電サーバーとを備えた掃除システムであって、
前記自律走行型掃除機は、前記自律走行型掃除機と周囲の距離を測定する測距センサと、物の形状や位置を検知する撮像部と、を備え、
前記制御装置は前記撮像部で撮影した画像データを処理して障害物を識別し、障害物の相対位置に関する情報を取得する画像処理部と、前記測距センサの情報と前記画像処理部の情報に基づいて地図を作成する地図作成部と、前記測距センサの情報に基づいて前記自律走行型掃除機の自己位置を判定する自己位置判定部と、前記地図作成部で作成された地図情報及び前記自己位置判定部で判定された前記自律走行型掃除機の自己位置情報に基づいて前記自律走行型掃除機の走行経路を作成する走行経路作成部と、を備え、
前記地図作成部は障害物を除去した時の地図情報を作成する機能を備え、
前記走行経路作成部は前記地図作成部が作成した障害物を除去した場合の地図情報に基づいて障害物を除去した時における前記自律走行型掃除機の走行可能範囲情報を作成し、前記家電サーバーに送信することを特徴とする掃除システム。

【請求項5】

請求項４において、
前記家電サーバーは、前記自律走行型掃除機の走行可能範囲情報を情報端末装置に送信することを特徴とする掃除システム。

【請求項6】

請求項４において、
前記走行経路作成部は、前記自律走行型掃除機が充電台に帰還後、障害物を除去した時における前記自律走行型掃除機の走行可能範囲情報を作成することを特徴とする掃除システム。

【請求項7】

請求項４において、
前記画像処理部は、障害物の種類を認識し、認識した障害物が移動可能な物であるか否かを判断することを特徴とする掃除システム。

【請求項8】

請求項５において、
前記家電サーバーは、前記情報端末装置の要求に応じて地図情報を前記情報端末装置に送信することを特徴とする掃除システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律走行して掃除を行う自律走行型掃除機及びこれを備えた掃除システムに関する。

【背景技術】

【0002】

自律走行型掃除機として、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、自律走行型掃除機の走行環境の情報を取得する環境計測センサと、環境計測センサの情報に基づいて走行環境の地図を作成する地図作成部と、地図作成部が作成した地図を記憶する記憶部と、環境計測センサが取得した情報と地図に基づいて、自己の位置を判定すると共に、自身が走行不能な状況であるか否かを判定し、この状況を判定した位置および／または領域を記憶させる自己位置判定部とを備える技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１９０７６９号公報

【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、特許文献１に記載の技術においては、自律走行型掃除機が走行不能となった位置、領域は把握できるものの、移動可能な障害物を除去した場合に増加する掃除可能範囲を把握することができなかった。

【0005】

本発明の目的は、上記課題を解決し、移動可能な障害物を除去した場合に増加する掃除可能範囲を把握することができる自律走行型掃除機及びこれを備えた掃除システムを提供することにある。

【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自律走行型掃除機は、駆動輪及び前記駆動輪を駆動する走行モータを備えた掃除機本体と、前記掃除機本体に備えられ、ごみを集塵するダストケースと、前記掃除機本体に備えられ、吸引力を発生させるファンモータと、前記走行モータ、前記ファンモータを制御する制御装置とを備えた自律走行型掃除機であって、前記自律走行型掃除機と周囲の距離を測定する測距センサと、物の形状や位置を検知する撮像部と、情報端末装置と送受信を行う通信手段と、を備え、前記制御装置は前記撮像部で撮影した画像データを処理して障害物を識別し、障害物の相対位置に関する情報を取得する画像処理部と、前記測距センサの情報と前記画像処理部の情報に基づいて地図を作成する地図作成部と、前記測距センサの情報に基づいて前記自律走行型掃除機の自己位置を判定する自己位置判定部と、前記地図作成部で作成された地図情報及び前記自己位置判定部で判定された前記自律走行型掃除機の自己位置情報に基づいて前記自律走行型掃除機の走行経路を作成する走行経路作成部と、を備え、前記地図作成部は障害物を除去した時の地図情報を作成する機能を備え、前記走行経路作成部は前記地図作成部が作成した障害物を除去した場合の地図情報に基づいて障害物を除去した時における前記自律走行型掃除機の走行可能範囲情報を作成し、前記通信手段を介して前記情報端末装置に送信することを特徴とする。

【0007】

また、本発明の掃除システムは、走行モータ、ファンモータを制御する制御装置を備えた自律走行型掃除機と、前記自律走行型掃除機との間、及び情報通信端末との間で情報を送受信する家電サーバーとを備えた掃除システムであって、前記自律走行型掃除機は、前記自律走行型掃除機と周囲の距離を測定する測距センサと、物の形状や位置を検知する撮像部と、を備え、前記制御装置は前記撮像部で撮影した画像データを処理して障害物を識別し、障害物の相対位置に関する情報を取得する画像処理部と、前記測距センサの情報と前記画像処理部の情報に基づいて地図を作成する地図作成部と、前記測距センサの情報に基づいて前記自律走行型掃除機の自己位置を判定する自己位置判定部と、前記地図作成部で作成された地図情報及び前記自己位置判定部で判定された前記自律走行型掃除機の自己位置情報に基づいて前記自律走行型掃除機の走行経路を作成する走行経路作成部と、を備え、前記地図作成部は障害物を除去した時の地図情報を作成する機能を備え、前記走行経路作成部は前記地図作成部が作成した障害物を除去した場合の地図情報に基づいて障害物を除去した時における前記自律走行型掃除機の走行可能範囲情報を作成し、前記家電サーバーに送信することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、移動可能な障害物を除去した場合に増加する掃除可能範囲を把握することができる自律走行型掃除機及びこれを備えた掃除システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機の外観斜視図である。

【図2】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機の底面図である。

【図3】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機から上ケースを取り外した状態を示す斜視図である。

【図4】図１のIV－IV線断面図である。

【図5】周囲検出センサユニットを示す斜視図である。

【図6】前方センサユニットの斜視図である。

【図7】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機を示す制御ブロック図である。

【図8】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機を含む掃除システムの構成図である。

【図9】本発明の実施例に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

【図10】本発明の実施例に係る掃除開始から掃除終了までの流れを示すシーケンス図である。

【図11】本発明の実施例に係る地図情報を示す図である。

【図12】本発明の実施例に係る地図情報と障害物識別結果を示す図である。

【図13】本発明の実施例に係る走行可能範囲情報の作成方法を示す図である。

【図14】本発明の実施例に係る障害物除去時の地図情報を示す図である。

【図15】本発明の実施例に係る障害物除去時の走行可能範囲を示す図である。

【図16】本発明の実施例に係る家電サーバーと情報端末装置の流れを示すシーケンス図である。

【図17】掃除終了後の地図情報と障害物を表示した情報端末装置の表示画面の一例である。

【図18】障害物の情報を表示した情報端末装置の表示画面の一例である。

【図19】障害物を除去した時の走行可能範囲を表示した情報端末装置の表示画面の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。

【0011】

本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、一の構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一の部材から成ること、或る構成要素が別の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、などを許容する。

【0012】

図中、天井側を上、床面側を下、自律走行型掃除機の進行方向側を前、自律走行型掃除機の進行方向反対側を後、自律走行型掃除機の進行方向左側を左、自律走行型掃除機の進行方向右側を右と定義する。

【0013】

図１は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機の外観斜視図である。図１に示すように、自律走行型掃除機Ｓは、所定の掃除領域（例えば、部屋の床面Ｙ（図４参照））を自律的に移動しながら自動的に掃除する電気機器である。また、自律走行型掃除機Ｓは、掃除機本体１、掃除機本体１の側周を覆うバンパ２、一対の駆動輪３，４（図２参照）、補助輪５（図２参照）、およびサイドブラシ６を備えている。

【0014】

掃除機本体１は、上面の少なくとも一部を形成する上カバー１ｕおよび底面の少なくとも一部を形成する下ケース１ｓを有する。

【0015】

上カバー１ｕには、運転の開始や停止などの各種操作を行うことができる操作ボタン７が設けられている。また、上カバー１ｕには、着脱可能なダストケース８が設けられている。このダストケース８は、前後方向の中央よりも後側に設けられている。また、ダストケース８は、ハンドル８ａが回動可能に取り付けられている。

【0016】

バンパ２は、掃除機本体１の側周略全体に設けられている。このようなバンパ２としては、例えば無底の略筒形状として形成することができるが、少なくとも掃除機本体１の前方側の側周が水平方向、特に前後方向に可動な態様で設けられていればよい。また、バンパ２は、自律走行型掃除機Ｓが移動するのに伴って障害物等に接触した場合、接触に伴う力で押されることで自律走行型掃除機Ｓの内側（自律走行型掃除機Ｓの前方側でバンパ２に接触した場合は、後方）に向けて変位することができる。

【0017】

図２は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機の底面図である。図２に示すように、駆動輪３，４は、駆動部の一例としての車輪であり、下ケース１ｓに取り付けられている。また、駆動輪３，４自体が回転することで自律走行型掃除機Ｓを前進、後退、旋回（超信地旋回を含む）させることができる。また、駆動輪３，４は左右両側に配置されており、それぞれ走行モータ３ｍ，４ｍ（図３参照）および減速機で構成される車輪ユニットにより回転駆動される。また、駆動輪３，４は、前後方向において略中央で、左右方向について下ケースの外周寄りに（外側に）設けられている。

【0018】

また、下ケース１ｓには、走行モータ３ｍ，４ｍ（図３参照）、アーム３ａ，４ａ、および減速機構３ｂ，４ｂを含んで構成される駆動機構を収容する駆動機構収容部１１，１１が設けられている。

【0019】

また、駆動輪３，４および駆動機構収容部１１，１１よりも後側には、回転ブラシ１４を収容すると共にごみを吸い込む吸口部１２、掻取りブラシ１５などが設けられている。

【0020】

回転ブラシ１４は、駆動輪３，４の回転中心を通る軸（左右方向）に略並行に配置されている。また、回転ブラシ１４は、回転ブラシモータ１４ａ（図３参照）によって駆動される。

【0021】

掻取りブラシ１５は、回転ブラシ１４の回転軸と平行に配置されている。また、掻取りブラシ１５は、いわゆるリントブラシで構成され、所定の角度範囲内で回動するようになっている。

【0022】

補助輪５は、従動輪であり、自由回転するキャスタである。また、補助輪５は、前後方向において自律走行型掃除機Ｓの前方側、左右方向について略中央に設けられている。また、補助輪５は、駆動輪３，４とともに下ケース１ｓを床面Ｙ（図４参照）から所定高さに保たせることに寄与する。また、駆動輪３，４および補助輪５によって、自律走行型掃除機Ｓを円滑に移動させることができる。補助輪５は、自律走行型掃除機Ｓの移動に伴い床面Ｙとの間で生じる摩擦力によって従動回転し、さらに向きが水平方向に３６０°公転できるように、下ケース１ｓに軸支されている。

【0023】

サイドブラシ６は、一部が掃除機本体１（図１参照）よりも外側にあり、回転ブラシ１４が届き難い場所の塵埃を吸口部１２に導くブラシである。また、サイドブラシ６は、平面視において１２０°間隔で放射状に延びる３束のブラシを有し、下ケース１ｓの前側に配置されている。また、サイドブラシ６は、その根元がサイドブラシホルダ６ａに固定されている。また、サイドブラシ６の回転軸は上下方向（図２の紙面垂直方向）であり、サイドブラシ６の一部は平面視で掃除機本体１（図１参照）から外側方に飛び出ている。

【0024】

また、サイドブラシ６の植毛は、先端に向かうにつれて床面Ｙ（図４参照）に近づくように傾斜しており、その先端付近は床面に接している。また、サイドブラシ６は、矢印α１で示すように、自律走行型掃除機Ｓの前方外側の領域を、左右方向外側から内側に向かう方向に掃引するように回転して、床面Ｙ上の塵埃を中央の回転ブラシ１４側に集める。なお、サイドブラシ６は、サイドブラシモータ６ｂ（図３参照）によって回転駆動される。

【0025】

また、下ケース１ｓには、前後左右の４箇所に床面用測距センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。床面用測距センサ１３ａは、補助輪５の前方に位置している。床面用測距センサ１３ｂは、駆動輪３と右側のサイドブラシ６との間の外周側に位置している。床面用測距センサ１３ｃは、床面用測距センサ１３ｂに対して左右対称に位置している。床面用測距センサ１３ｄは、掻取りブラシ１５の後方に位置している。

【0026】

また、下ケース１ｓには、充電台と電気的に接続される接続部１６，１６が設けられている。接続部１６は、サイドブラシホルダ６ａと床面用測距センサ１３ａとの間に位置している。

【0027】

図３は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機から上ケースを取り外した状態を示す斜視図である。図４は、図１のIV－IV線断面図である。図５は、周囲検出センサユニットを示す斜視図である。

【0028】

図３及び図４に示すように、自律走行型掃除機Ｓは、光を用いた測距センサの一例としてのＬｉＤＡＲユニット（長距離周囲検出センサ）４０、カメラ（撮像部）５０、測距センサ（近距離測距センサ）６０、赤外線受光部７０を備えている。ＬｉＤＡＲユニット４０（Light Detection and Ranging）は自律走行型掃除機Ｓの上面の中心軸上に配置される。カメラ５０および測距センサ６０、赤外線受光部７０は、図３に示すように、それぞれが正面側を向くように配置されている。

【0029】

本実施例の自律走行型掃除機Ｓは、掃除機本体１を駆動させる駆動輪３，４と、掃除機本体１に設けられるＬｉＤＡＲユニット４０と、掃除機本体１の前面および側面に設けられるカメラ（撮像部）５０と、掃除機本体１に設けられるカメラ（撮像部）５０と、を備えることにより、清掃場所の地図を正確に作成することができる。

【0030】

図５に示すように、ＬｉＤＡＲユニット４０は上側の回転部４０ａと下側の固定部４０ｂに分けられる。上側には赤外線等の光を用いて自律走行型掃除機Ｓと周囲との距離を測定する測距センサであるＬｉＤＡＲ４１と、ＬｉＤＡＲ４１の水平面上の角度を検出するためのフォトインタラプタで構成される。下側の固定部はＬｉＤＡＲ４１を回転させるための回転駆動モータ４２、回転駆動モータ４２の回転をＬｉＤＡＲ４１に伝えるベルト４３と回転部が回転する際の固定部との摩擦力を軽減するベアリング、フォトインタラプタが水平面上の角度を検出するための突起で構成される。ＬｉＤＡＲ４１は発光部４１ａと受光部４１ｂで構成され、発光部４１ａの発光角度と受光部４１ｂの受光角度に基づいて三角法で物体との距離を測定する。本実施例では、発光部４１ａは赤外線の発光部であり、受光部４１ｂは赤外線の受光部であり、これらが一つのユニットで構成されている。

【0031】

掃除機本体１に対する水平面上の角度は、掃除機本体１に固定された固定部４０ｂ上の各突起と回転部のフォトインタラプタで、フォトインタラプタの発光素子と受光素子の間に検出された突起の個数で回転部の水平面上の角度を検出している。掃除機本体１の前面方向の突起１つのみ他の突起を短くし、掃除機本体１の前面の角度を検出して、そこからの突起の検出数で各角度を検出している。

【0032】

ＬｉＤＡＲユニット４０で測定した掃除機本体１の水平面上の角度と障害物との距離に基づいて、周囲の地図情報を作成しながら、地図上の掃除機本体１の位置、速度ベクトルを特定する。なお、長距離周囲検出センサはＬｉＤＡＲ４１に替えて、ミリ波レーダや超音波センサなど１ｍ以上測定できる測距センサであればよい。ＬｉＤＡＲユニット４０の配置は掃除機本体１の上面に限らず下面でも構わない。また、ＬｉＤＡＲユニット４０の回転部の回転角度は３６０°に限らず、ベルトをリンク機構に置き換えて、６０°以上測定できればよい。回転は首振り動作としても良い。ＬｉＤＡＲの距離の測定方法は三角法でなく発光部と受光部の光の位相差を利用したＴｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ方式でもよい。

【0033】

また、ＬｉＤＡＲユニット４０は、ＬｉＤＡＲ４１の光の強度を変更することで、より遠方の障害物を検出できる。しかし、ＬｉＤＡＲ４１の光の強度を常に高くしておくと消費電力が増加するので、遠方の障害物を検出する必要がないときには、強度を低くするようにすると良い。また、回転駆動モータ４２の回転数を上げることで、より詳細に障害物の検出を行うことができる。しかし、回転駆動モータ４２も常に回転数を高くしておくと消費電力が増加するので、障害物を詳細な角度で検出する必要がないときには、回転数を低くするようにすると良い。

【0034】

図６は、前方センサユニットの斜視図である。図６に示すように、前方センサユニットは、カメラ５０、測距センサ６０、赤外線受光部７０を内部に備えている。

【0035】

カメラ（撮像部）５０は、単眼カメラであり、掃除機本体１の前面の中心軸に位置している。また、カメラ５０は、ＬｉＤＡＲユニット４０に比べて、物の形状や位置を正確に検知することができるので、障害物を避け易くなる。また、カメラ５０は、ＬｉＤＡＲユニット４０に比べて上下方向の画角を広く取ることができるので、床面の障害物を避けることができる。例えば、床面にある衣服を巻き込んだり、コードがブラシに絡まったりするのを防止できる。このように、カメラ５０をＬｉＤＡＲユニット４０と併用することにより、広範囲の障害物の大まかな配置を検知しながら、近距離の障害物の形状と位置を明確に検知することができ、障害物を判別することが可能になる。

【0036】

また、カメラ５０は、フレームレートを変化させることができるものである。例えば、近くの障害物を検知する際にはフレームレートを上げ、障害物が何もない広い場所を移動する際にはフレームレートを下げる。これにより、カメラ５０を、常にフレームレートを上げた状態で作動させる必要がないのでカメラ５０の消費電力を抑えることができる。

【0037】

このように、本実施例ではＬｉＤＡＲ４１とカメラ５０との両者を利用することで、障害物までの距離情報と形状情報とを高精度に検知可能である。より具体的には、掃除領域の地図を作成するに際して、検知した障害物等の位置情報を主に又は専らＬｉＤＡＲ４１を利用して検知及びマッピングし、形状情報を主に又は専らカメラを利用して検知及びマッピングすることができる。これらの連関を高精度にするため、本実施形態ではＬｉＤＡＲ４１とカメラとを互いに隣接させて（離間距離が１０ｃｍ、５ｃｍ又は３ｃｍ以内）設けている。

【0038】

さらに、ＬｉＤＡＲ４１によって検知した距離情報に基づいてカメラの焦点距離を調整したり掃除機本体１の移動速度を変更（例えば減速）したりしてもよい。

【0039】

測距センサ６０は、ＬｉＤＡＲより検知範囲が例えば１／１０程度以上短く、比較的近傍の障害物（例えば１ｍ程度、好ましくは５０ｃｍ又は３０ｃｍ程度まで以下）までの距離を検出する赤外線センサであり、例えばＰＳＤ（Position Sensitive Detector）センサによって構成される。また、測距センサ６０は、正面および左右両側の計３箇所に設けられている。また、測距センサ６０は、赤外線を発光させる発光部と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部とを有している。受光部によって検出される反射光に基づいて、障害物までの距離が算出される。具体的には反射光を受ける位置、反射光を受けるまでの時間、反射光の量、強さ等に基づいて、障害物までの距離が算出される。なお、測距センサ６０は、ＰＳＤセンサに限定されるものではなく、超音波センサとしてもよい。このように複数の測距センサ６０を設けることにより、壁際に沿った掃除を行うことができる。

【0040】

なお、バンパ２は光を透過させる樹脂またはガラスで形成されている。バンパ２のうち少なくとも、測距センサ６０の近傍は、赤外線の透過率が可視光および紫外線の透過率よりも大きい材料で形成されている。これにより、紫外線や可視光が受光部に入り込んで、障害物までの距離を誤認識する虞を低減できる。なお、使用する光の波長のみ透過する材料を用いてもよい。

【0041】

自律走行型掃除機Ｓは接続部１６を介して充電台と電気的に接続され、蓄電池２１に給電する。また自律走行型掃除機Ｓは、充電台から発信される３種類の赤外線ＬＥＤを赤外線受光部７０で受信することで、受信した赤外線の種類に応じて掃除機本体に対する充電台の方向を特定する。

【0042】

図４に示すように、自律走行型掃除機Ｓは、蓄電池２１、ファンモータ２２、塵埃センサ８０を内部に備えている。

【0043】

蓄電池２１は、ファンモータ２２の前方に配置され、走行モータ３ｍ，４ｍ（図３参照）、回転ブラシモータ１４ａ、ファンモータ２２などの各種モータ、バンパセンサ（不図示）、カメラ５０、測距センサ６０、床面用測距センサ１３ａ～１３ｄ、ＬｉＤＡＲユニット４０などの各種センサに電力を供給する。

【0044】

ファンモータ２２は、吸引力を発生させて、回転ブラシ１４によって掻き取られた塵埃をダストケース８内に集塵させるものである。また、ファンモータ２２は、前後方向中央において駆動輪３，４間に設けられている。ダストケース８とファンモータ２２との間には集塵フィルタ８ｂが配置されている。ダストケース８に塵埃とともに取り込まれた空気は、集塵フィルタ８ｂを介してファンモータ２２内に取り込まれる。ファンモータ２２の排気は主に下ケース１ｓに形成された排気口１ｔ（図２参照）から自律走行型掃除機Ｓの外部に排出されるが、一部が掃除機本体１の前方方向に排出し、排気を回転駆動モータ４２の冷却に利用する。

【0045】

図７は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機を示す制御ブロック図である。図７に示すように、制御装置３０は、自律走行型掃除機Ｓを統括的に制御するものであり、例えばマイコン（Microcomputer）と周辺回路とが基板に実装されることで構成される。マイコンは、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することで各種処理が実現される。周辺回路は、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換器、センサ駆動回路、蓄電池２１の充電回路のほか、後述する地図作成部、画像処理部、自己位置判定部、走行経路作成部、走行制御部を有している。

【0046】

また、制御装置３０は、利用者による命令を入力可能な操作ボタン７の操作や、バンパセンサ（不図示）、床面用測距センサ１３ａ～１３ｄ、測距センサ６０、カメラ５０、ＬｉＤＡＲ４１、塵埃センサ８０、通信手段９０から入力される信号に応じて演算処理を実行し、演算処理後の信号を出力する。図示はしないが、通信手段９０は掃除機本体１の任意の位置に備えられている。

【0047】

自律走行型掃除機は、例えば使用者の指示、或いは予約された開始時間になると充電台から走行を開始し、床面等の掃除を実行する。掃除が終了すると、自律走行型掃除機は、充電台に帰還する。自律走行型掃除機は、壁や家具などの障害物を回避して掃除を行うが、例えば、被掃除面上に電源コード等が置かれていると、その周りを掃除することができなかった。また自律走行型掃除機が電源コードを検知できなかった場合には、自律走行型掃除機の回転ブラシや駆動輪が電源コードを巻き込んでしまい、走行不能となる可能性があった。以下、このような課題を解決するための手段について説明する。

【0048】

図８は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機を含む掃除システムの構成図である。本実施例の掃除システムは、自律走行型掃除機Ｓ、無線ＬＡＮルーター２００、情報端末装置１００、家電サーバー３００により構成されている。

【0049】

自律走行型掃除機Ｓは、宅内に設置された無線ＬＡＮルーター２００を介して、宅外の家電サーバー３００に無線で接続することができる。また、自律走行型掃除機Ｓは、無線ＬＡＮルーター２００、家電サーバー３００を介して、宅外及び宅内の情報端末装置１００と通信を行うことができる。自律走行型掃除機Ｓは、宅内の情報端末装置１００と通信を行う場合には、無線ＬＡＮルーター２００、家電サーバー３００、無線ＬＡＮルーター２００、家電サーバー３００を経由する。

【0050】

情報端末装置１００は、無線ＬＡＮルーター２００、家電サーバー３００を介して、自律走行型掃除機Ｓのスケジュール予約、掃除開始、停止の指示を行うことができる。スケジュール予約を受け付けた自律走行型掃除機Ｓは、設定された日時に掃除を開始する。また、掃除開始を受け付けた自律走行型掃除機Ｓは、充電台を離れ掃除を開始する。

【0051】

さらに、自律走行型掃除機Ｓは、ＬｉＤＡＲ４１と、カメラ５０の情報に基づいて作成された地図情報を無線ＬＡＮルーター２００、家電サーバー３００を介して、情報端末装置１００に送信する。

【0052】

図９は、本発明の実施例に係る制御装置３０の構成を示すブロック図である。図９において、地図作成部３１は、ＬｉＤＡＲ４１が検出した情報に基づいて自律走行型掃除機Ｓが掃除を行っている部屋の地図を作成する。地図作成部３１で作成される地図情報は、二次元の格子状の地図である。

【0053】

画像処理部３２は、カメラ５０が撮影した画像データから障害物を識別し、障害物の相対位置に関する情報を取得して地図作成部３１に送信する。

【0054】

自己位置判定部３３は、ＬｉＤＡＲ４１が検出した情報に基づいて自律走行型掃除機Ｓの自己位置を判定し、地図作成部３１に送信する。

【0055】

地図作成部３１では、画像処理部３２が特定した障害物の位置情報を含む障害物識別結果、自己位置判定部３３が判定した自律走行型掃除機Ｓの自己位置を作成した地図上に書き込む。地図作成部３１で作成された地図情報、障害物識別結果は、制御装置３０の記憶部に記憶される。

【0056】

走行経路作成部３４は、自己位置判定部３３が判定した自律走行型掃除機Ｓの自己位置、及び記憶部に記憶された地図情報に基づいて、走行可能な範囲を計算すると共に、自己位置を起点とした自律走行型掃除機Ｓの走行経路を作成し、通信手段９０、走行制御部３５に送信する。

【0057】

走行制御部３５は、作成された走行経路に従って自律走行型掃除機Ｓが走行するよう走行モータ３ｍ，４ｍを制御する。

【0058】

デバイス制御部３６は、自律走行型掃除機Ｓの走行に伴い、走行モータ３ｍ，４ｍ、サイドブラシモータ６ｂ、回転ブラシモータ１４ａ、ファンモータ２２を制御する。

【0059】

通信手段９０は、走行経路作成部３４が作成した走行経路を家電サーバー３００に送信すると共に、自己位置判定部３３が判定した自律走行型掃除機Ｓの自己位置、記憶部に記憶された地図情報、記憶部に記憶された障害物識別結果を定期的に家電サーバー３００に送信する。

【0060】

次に、自律走行型掃除機Ｓ、家電サーバー３００、情報端末装置１００の動作について説明する。図１０は、本発明の実施例に係る掃除開始から掃除終了までの流れを示すシーケンス図である。

【0061】

自律走行型掃除機Ｓは、充電台を離れて掃除を開始すると、地図作成部３１、画像処理部３２、自己位置判定部３３によって得られた地図情報、障害物識別結果、自律走行型掃除機Ｓの自己位置を、通信手段９０を介して家電サーバー３００に送信する。通信手段９０から送信される情報は、自律走行型掃除機Ｓが充電台に帰還するまで定期的に送信される。

【0062】

図１１及び図１２を用いて地図情報、及び地図情報と障害物識別結果のデータについて説明する。図１１は、本発明の実施例に係る地図情報を示す図である。図１２は、本発明の実施例に係る地図情報と障害物識別結果を示す図である。図１１及び図１２では、地図情報が二次元の格子状の地図として表されている。白色Ｗの部分は自律走行型掃除機Ｓが走行可能な範囲・走行済みの範囲を示している。黒色Ｂの部分は、走行不可能な範囲・障害物・壁を示している。灰色Ｇの部分は、走行可能な範囲であり、未走行箇所を示している。ハッチングＨの部分は、障害物を識別した結果を示している。

【0063】

自律走行型掃除機Ｓが走行を行う部屋は壁に囲まれており、内部に家具等が置かれている。壁や家具は、掃除の都度移動させることができない障害物であるので、自律走行型掃除機Ｓの制御装置３０は、走行不可能な範囲として認識される。部屋には、壁や家具といった移動不可の障害物の他に、例えば電源コード（ケーブル）がある。電源コードは自律走行型掃除機Ｓが巻き込む可能性があるので、画像処理部３２では障害物として認識する。ただし、電源コードは移動可能であり、これを取り除くことで障害物が無くなるので、画像処理部３２では、電源コードは壁や家具とは区別して認識する。電源コードを識別した結果が図１２のハッチングＨのように地図情報に加えられる。画像処理部３２は、障害物の種類を認識し、その障害物が移動可能な物であるか否かを判断する。

【0064】

図１０に戻り、ユーザーの操作により情報端末装置１００がアプリケーションソフトを起動し、家電サーバー３００に地図情報を要求すると、家電サーバー３００は自律走行型掃除機Ｓから送信された地図情報を情報端末装置１００に逐次送信する。情報端末装置１００の表示画面には、地図情報がリアルタイムで表示される。情報端末装置１００の表示内容については後述する。なお、情報端末装置１００にインストールされるアプリケーションソフトは、例えば家電サーバー３００からダウンロードする。

【0065】

自律走行型掃除機Ｓは、走行経路作成部３４で作成された走行経路を走行後、充電台に帰還する。

【0066】

充電台に帰還後、自律走行型掃除機Ｓは、識別した障害物を除去した時の走行可能範囲情報を作成する。走行可能範囲情報の作成方法及び作成結果について図１３乃至図１５を用いて説明する。図１３は、本発明の実施例に係る走行可能範囲情報の作成方法を示す図である。図１４は、本発明の実施例に係る障害物除去時の地図情報を示す図である。図１５は、本発明の実施例に係る障害物除去時の走行可能範囲を示す図である。

【0067】

図１３において、地図作成部３１は、制御装置３０の記憶部に記憶された地図情報及び障害物識別結果に基づいて、識別された障害物を除去した場合の地図情報を作成し、走行経路作成部３４に送信する。障害物を除去した時の地図情報は図１４のようになる。障害物が除去されると、障害物があった箇所の地図情報は、走行可能範囲、未走行箇所として灰色Ｇのように記憶される。

【0068】

走行経路作成部３４は、走行経路作成部３４で作成した障害物を除去した場合の地図情報に基づいて、障害物が除去された時の走行可能範囲情報を作成する。障害物を除去した時の走行可能範囲情報は図１５のようになる。障害物が除去されたことにより、灰色Ｇに表示されていた箇所の走行が可能となり、灰色Ｇに表示されていた箇所に自律走行型掃除機Ｓの走行経路が追加される。

【0069】

図１０に戻り、自律走行型掃除機Ｓは、走行経路作成部３４が作成した障害物除去時の走行可能範囲情報を通信手段９０を介して家電サーバー３００に送信する。また、自律走行型掃除機Ｓは、掃除が終了した情報を通信手段９０を介して家電サーバー３００に送信する。家電サーバー３００は、情報端末装置１００に掃除が終了したことを通知する。

【0070】

ユーザーの操作により情報端末装置１００がアプリケーションソフトを起動し、家電サーバー３００に地図情報を要求すると、家電サーバー３００は自律走行型掃除機Ｓから送信された地図情報を情報端末装置１００に送信する。情報端末装置１００の表示画面には、走行軌跡を含む自律走行型掃除機Ｓが掃除を終了した時の地図が表示される。

【0071】

次に、情報端末装置１００に表示する表示内容について図１６から図１９を用いて説明する。図１６は、本発明の実施例に係る家電サーバーと情報端末装置の流れを示すシーケンス図である。図１７は、掃除終了後の地図情報と障害物を表示した情報端末装置の表示画面の一例である。図１８は、障害物の情報を表示した情報端末装置の表示画面の一例である。図１９は、障害物を除去した時の走行可能範囲を表示した情報端末装置の表示画面の一例である。

【0072】

図１７に示すように、情報端末装置１００の表示画面１０１には、掃除終了後の地図情報と障害物が表示されている。図１７に示す表示画面１０１では、壁や家具等の移動不可の障害物ＢＡ１と、電源コード等の除去可能な障害物ＢＡ２が表示されている。また、表示画面１０１には、障害物ＢＡ２に対応した障害物アイコン１０２が表示されている。障害物アイコン１０２には、具体的な障害物が絵として表示されている。ユーザーは、障害物アイコン１０２を確認することで障害物が何であるか、把握することができる。

【0073】

ユーザーが情報端末装置１００の表示画面１０１に表示された障害物アイコン１０２をタップすると、情報端末装置１００は障害物除去時の走行可能範囲情報を家電サーバー３００に要求する（図１６）。

【0074】

情報端末装置１００からの要求を受け、家電サーバー３００は、障害物除去時の走行可能範囲情報を情報端末装置１００に送信する。

【0075】

情報端末装置１００は、家電サーバー３００からの情報を受け、障害物除去に関するメッセージを表示画面１０１に表示する。例えば、図１８に示すように表示画面１０１には、「ケーブルが経路を塞いでいました。ケーブルを片付けた場合、掃除可能範囲がｘｘｍ^２増えます。掃除可能範囲を閲覧しますか？」といったメッセージが表示される。

【0076】

そして、ユーザーが表示画面１０１に表示されている「閲覧」をタップすると、図１９に示すように、電源コード除去後に掃除が可能となる範囲が拡張範囲ＥＸとして表示される。すなわち、表示画面１０１には、掃除可能範囲の増加分が識別して表示される。本実施例は、ユーザーに対し、情報端末装置１００を介して障害物除去の提案を行うことを特徴としている。本実施例では、障害物を除去すれば、これだけ掃除可能範囲が広がるということを可視化し、障害物の除去をユーザーに促すようにしている。

【0077】

そして、ユーザーは、障害物である電源コードを除去し、未掃除の拡張範囲ＥＸについて自律走行型掃除機Ｓへ掃除の指示を行うことができる。

【0078】

以上説明したように、本実施例によれば、掃除の障害となった障害物の存在をユーザーに知らせると共に、障害物を除去した場合の効果を可視化するようにしているので、ユーザーが障害物を除去し易くなる。

【0079】

また、本実施例によれば、移動可能な障害物を除去した場合に増加する掃除可能範囲を把握することができる。

【0080】

なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。例えば、自律走行型掃除機Ｓと情報端末装置１００は、無線ＬＡＮルーター２００、家電サーバー３００を介さず、直接データを送受信するようにしても良い。

【符号の説明】

【0081】

Ｓ…自律走行型掃除機、１…掃除機本体、１ｓ…下ケース、１ｔ…排気口、１ｕ…上カバー、２…バンパ、３…駆動輪、３ａ…アーム、３ｂ…減速機構、３ｍ…走行モータ、４…駆動輪、４ａ…アーム、４ｂ…減速機構、４ｍ…走行モータ、５…補助輪、６…サイドブラシ、６ａ…サイドブラシホルダ、６ｂ…サイドブラシモータ、７…操作ボタン、８…ダストケース、８ａ…ハンドル、８ｂ…集塵フィルタ、９…表示部、１１…駆動機構収容部、１２…吸口部、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…床面用測距センサ、１４…回転ブラシ、１４ａ…回転ブラシモータ、１５…掻取りブラシ、１６…接続部、２１…蓄電池、２２…ファンモータ、３０…制御装置、３１…地図作成部、３２…画像処理部、３３…自己位置判定部、３４…走行経路作成部、３５…走行制御部、３６…デバイス制御部、４０…ＬｉＤＡＲユニット、４１…ＬｉＤＡＲ、４０ａ…回転部、４０ｂ…固定部、５０…カメラ、６０…測距センサ、７０…赤外線受光部、８０…塵埃センサ、９０…通信手段、１００…情報端末装置、１０１…表示画面、２００…無線ＬＡＮルーター、３００…家電サーバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】