特開 2023-127087 自律走行型掃除機

(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】P2023127087

(43)【公開日】2023-09-13

(54)【発明の名称】自律走行型掃除機

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/28 20060101AFI20230906BHJP

   A47L 9/04 20060101ALI20230906BHJP

   A47L 9/22 20060101ALI20230906BHJP

【ＦＩ】

A47L9/28 E

A47L9/04 A

A47L9/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022030649

(22)【出願日】2022-03-01

(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】加藤 尚樹

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 則和

(72)【発明者】

【氏名】矢野 将

【テーマコード（参考）】

3B057

3B061

【Ｆターム（参考）】

3B057AA02

3B057AA11

3B057DE00

3B061AD02

3B061AE02

(57)【要約】

【課題】測距センサを備えた自律走行型掃除機において集塵容量の低下を抑制する。
【解決手段】本発明の自律走行型掃除機Ｓは、駆動輪３，４を駆動する走行モータ３ｍ，４ｍを備えた掃除機本体１と、掃除機本体１に備えられ、塵埃を集塵するダストケース８と、掃除機本体１に備えられ、吸引力を発生させるファンモータ２２と、走行モータ３ｍ，４ｍ、ファンモータ２２に電力を供給する蓄電池２１とを備える。掃除機本体１は、掃除機本体１の前後方向中央部１ｃよりも前方に形成された本体前部１ｆと、後方に形成された本体後部１ｒとを備える。
本体前部１ｆには、本体前部１ｆの上面から突出して設置され、自律走行型掃除機Ｓと周囲との距離を測定するＬｉＤＡＲユニット４０を備える。本体後部１ｒには、ダストケース８を備える。本体後部１ｒの上面１７ｂは、本体前部１ｆの上面１７ａより高くなるように形成した。
【選択図】 図２

【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、塵埃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、前記ファンモータに電力を供給する蓄電池とを備えた自律走行型掃除機であって、
前記掃除機本体は、前記掃除機本体の前後方向中央部よりも前方に形成された本体前部と、前記掃除機本体の前後方向中央部よりも後方に形成された本体後部とを備え、
前記本体前部には、前記本体前部の上面から突出して設置され、前記自律走行型掃除機と周囲との距離を測定する第１測距センサを備え、
前記本体後部には、前記ダストケースを備え、
前記本体後部の上面は、前記本体前部の上面より高くなるように形成した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、
前記本体前部の前方には、障害物との距離を測定する第２測距センサを配置したことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項3】

請求項２において、
前記掃除機本体の左右方向中心から左右の何れかに寄せて配置され、壁際の塵埃を掻き出すサイドブラシを備え、
前記サイドブラシが配置された側の前記掃除機本体の側面には、障害物との距離を測定する第３測距センサを配置したことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項4】

請求項３において、
前記掃除機本体には、水平方向に延びるように前記ファンモータの上方に配置された第１制御基板と、鉛直方向に延びるように前記ファンモータの前方に配置された第２制御基板を備え、
前記第１制御基板は、前記ファンモータ、前記走行モータを制御し、
前記第２制御基板は、前記第１測距センサ、前記第２測距センサ、前記第３測距センサを制御することを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項5】

請求項３又は４において、
前記サイドブラシを駆動するサイドブラシモータを備え、
前記サイドブラシモータの回転軸は、前記自律走行型掃除機を床面に載置した状態で、前記床面からの垂直線に対して前記回転軸の上方が前方側に倒れるように傾斜して配置されたことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項6】

請求項３又は４において、
前記蓄電池は複数のセルから構成され、
前記複数のセルの一部は、前記掃除機本体の左右方向中央部の位置から、前記サイドブラシが配置された側と反対側に向かって延びるように直列に配置されたことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項7】

請求項１において、
前記掃除機本体の前面及び左右両側面に一体で形成されたバンパを備え、
左右両側面に位置する前記バンパの端部を、前記掃除機本体の前後方向中央部に位置させたことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項8】

請求項１において、
前記ダストケースは前記本体後部のから上方に向かって着脱可能に設けられ、前記ダストケースの上面は、前記本体後部の上面と面一に形成したことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項9】

請求項８において、
前記ダストケースには鉛直方向に延びるように配置されたガイドリブを備えたことを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項10】

請求項４において、
前記第１制御基板及び前記第２制御基板にて制御装置を構成し、
前記第１測距センサが障害物と接触した際、前記制御装置は前記走行モータの駆動を停止するよう制御することを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項11】

請求項１において、
前記ファンモータは、モータ部と、前記モータ部によって駆動されるファンと、前記モータ部と前記ファンを繋ぐ回転軸とを備え、
前記回転軸は、前記掃除機本体の前後方向に延びるように配置すると共に、前記自律走行型掃除機を床面に載置した状態で後方側が高くなるように傾斜して配置した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、自律走行して掃除を行う自律走行型掃除機に関する。

【背景技術】

【0002】

自律走行型掃除機には、自律走行型掃除機の筐体周囲の障害物を検知する検知手段が備えられている。障害物を検知する手段として、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）がある。ＬｉＤＡＲは発光部と受光部を備え、ＬｉＤＡＲの中心を軸として発光部と受光部を回転させることにより、筐体周囲の障害物を検知する。ＬｉＤＡＲは発光部と受光部を回転させるため、自律走行型掃除機の本体上面から突出するように設置される。

【0003】

自律走行型掃除機は、吸引モータを駆動して吸引力を発生させ、筐体の下面から吸込んだ塵埃を筐体内の集塵容器に集塵する。そして、自律走行型掃除機は、ＬｉＤＡＲで検知した障害物を回避し、部屋全体の掃除を行う。このような自律走行型掃除機は、例えば特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１１２４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

自律走行型掃除機は、例えばベッド等の下の隙間に入り込んで掃除を行う必要があるため、ベッド等の下の隙間に合わせ高さ方向の寸法が制限される。特許文献１に記載のように、自律走行型掃除機の本体上部にＬｉＤＡＲ（測距センサ）を備えたものにおいては、ＬｉＤＡＲの上部位置が制限を受ける高さ方向の寸法となる。このため、特許文献１に記載の自律走行型掃除機では、ＬｉＤＡＲの上部位置をベースとして自律走行型掃除機の本体を設計しているので、本体の高さ方向の寸法が小さくなり、本体内に設置されるダストケースの集塵容量が小さくなるという課題があった。特許文献１に記載の自律走行型掃除機では、ゴミ捨て作業の頻度が増え、煩わしいものであった。

【0006】

本発明の目的は上記課題を解決し、測距センサを備えた自律走行型掃除機において集塵容量の低下を抑制した自律走行型掃除機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、塵埃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、前記ファンモータに電力を供給する蓄電池とを備えた自律走行型掃除機であって、前記掃除機本体は、前記掃除機本体の前後方向中央部よりも前方に形成された本体前部と、前記掃除機本体の前後方向中央部よりも後方に形成された本体後部とを備え、前記本体前部には、前記本体前部の上面から突出して設置され、前記自律走行型掃除機と周囲との距離を測定する第１測距センサを備え、前記本体後部には、前記ダストケースを備え、前記本体後部の上面は、前記本体前部の上面より高くなるように形成したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、測距センサを備えた自律走行型掃除機において集塵容量の低下を抑制した自律走行型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】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓ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Ｓの進行方向左側面図である。

【図3】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓの底面図である。

【図4】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓから上カバー１ｕを取り外した状態を示す斜視図である。

【図5】図１のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図３のVI－VI線断面図である。

【図7】図１のVII－VII線断面図である。

【図8】ＬｉＤＡＲユニット４０を示す斜視図である。

【図9】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓを示す制御ブロック図である。

【図10】本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓを含む掃除システムの構成図である。

【図11】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。

【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Ｓの外観斜視図である。図２は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓの進行方向左側面図である。図３は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓの底面図である。図４は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓから上カバー１ｕを取り外した状態を示す斜視図である。図５は、図１のＶ－Ｖ線断面図である。図６は、図３のVI－VI線断面図である。図７は、図１のVII－VII線断面図である。図８は、ＬｉＤＡＲユニット４０を示す斜視図である。

【0014】

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２、図５参照））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３参照）、補助輪５（図３参照）、及びサイドブラシ６を備えている。

【0015】

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及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。また、掃除機本体１は、前後方向中央部１ｃよりも前方に本体前部１ｆ、前後方向中央部１ｃよりも後方に本体後部１ｒを備えている。掃除機本体１（上カバー１ｕ）の上面は、前後方向中央部１ｃを境として上下方向の高さが異なるように段差状に形成されている。なお、前後方向中央部１ｃとは、必ずしも前後方向の中心位置を意味するものでは無く、段差が形成されている位置を意味するものである。

【0016】

掃除機本体１の本体前部１ｆには、ＬｉＤＡＲユニット４０（Light Detection and Ranging）が設置されている。ＬｉＤＡＲユニット４０は、本体前部１ｆの上面１７ａから上方に突出するように設けられている。また、ＬｉＤＡＲユニット４０の前後方向の中心は、畜電池２１と重なっており、ＬｉＤＡＲ４１を回転させるための回転駆動モータ４２を蓄電池２１の側方に配置して、回転駆動モータ４２の下面を、畜電池２１の上面より下方に配置することで、本体寸法を小さくすることができる。

【0017】

また、掃除機本体１の本体後部１ｒには、ダストケース８が備えられている。ダストケース８は、本体後部１ｒから上方に向かって着脱可能に設けられ、本体後部１ｒから取り外す際に使用者の持ち手となる回動可能なハンドル８ａが取り付けられている。詳細は後述するが、本体後部１ｒの上面１７ｂは、本体前部１ｆの上面１７ａよりも高くなるように形成されている。

【0018】

バンパ２は、掃除機本体１の前後方向中央部１ｃよりも前側に設けられており、掃除機本体１の前後方向中央部１ｃに端部２ａが設けられている。すなわち、バンパ２は掃除機本体１の前面、左右両側面のうち前後方向中央部１ｃの端部２ａまで一体で形成されている。このように構成することにより、バンパ２に隙間が無くなり、バンパ２から漏れる音を抑制し、自律走行型掃除機Ｓの静音化が図れる。

【0019】

バンパ２は、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が移動し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。

【0020】

図３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４参照）及び減速機構３ｂ，４ｂ（図３参照）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。

【0021】

また、下ケース１ｓには、走行モータ３ｍ，４ｍ、アーム３ａ，４ａ、及び減速機構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（図３参照）が設けられている。

【0022】

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。

【0023】

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４参照）によって駆動される。

【0024】

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。

【0025】

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５参照）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及び補助輪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。

【0026】

サイドブラシ６は、掃除機本体１の左右方向中心から左右の何れかに寄せて配置され、一部が掃除機本体１よりも外側にあり、壁際等回転ブラシ１４が届き難い場所の塵埃を掻き出し、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。本実施例ではサイドブラシ６を進行方向左側に配置しているが、進行方向右側であっても良い。少なくとも左右の何れか一方に配置すれば良い。

【0027】

サイドブラシ６の植毛は、先端に向かうに従い床面Ｙ（図５参照）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（図３参照）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４、図６参照）によって回転駆動される。サイドブラシ６の一部は平面視で掃除機本体１（図１、図３参照）から外側方に飛び出ている。

【0028】

図６に示すように、サイドブラシ６の回転軸６ｃは、自律走行型掃除機Ｓを床面Ｙに載置した状態で、床面Ｙからの垂直線Ｖに対して回転軸６ｃの上方が前方側に倒れるように角度θだけ傾斜して配置されている。本実施例では角度θを１５°としている。

【0029】

サイドブラシ６は、サイドブラシモータ６ｂの駆動力により傾斜した回転軸６ｃを中心に回転するので、サイドブラシ６が前方に位置した場合には床面Ｙと接触し、後方に位置した場合には床面Ｙから離れるように動作する。換言すると、塵埃を集めたい前方はサイドブラシ６が床面Ｙと接触し、塵埃を巻き散らかしたくない後方は、サイドブラシ６が床面Ｙと離れる。本実施例では、このように構成することにより、塵埃を巻き散らかさないで効率的に集めることができる。

【0030】

また、図３に示すように下ケース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１３ｃは、駆動輪４と左側のサイドブラシ６との間の外周側に位置している。床面用測距センサ１３ｂは、床面用測距センサ１３ｃ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。

【0031】

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。

【0032】

図１、図２、図４、図５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４０（第１測距センサ）、カメラ（撮像部）５０、測距センサ６０（第２測距センサ），測距センサ６１（第３測距センサ）、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の本体前部１ｆの上面１７ｂ上に配置される。カメラ５０及び測距センサ６０、赤外線受光部７０は、図１に示すように、それぞれが正面側を向くように本体前部１ｆの前方に配置されている。

【0033】

測距センサ６１は、自律走行型掃除機Ｓの進行方向の左右のうち、サイドブラシ６が配置されている側の掃除機本体１の側面に配置されている。本実施例では、測距センサ６１は、自律走行型掃除機Ｓの進行方向左側を向くように配置されている。

【0034】

赤外線受光部７０は、充電台から発信される赤外線信号（充電台帰還信号）を受光する。

【0035】

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。

【0036】

図８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。

【0037】

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。

【0038】

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。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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

測距センサ６０（第２測距センサ）は、超音波センサであり、超音波を発して、その返ってくるまでの時間を計測して障害物との距離を測定する。測距センサ６０は、掃除機本体１の正面左右両側の２箇所に設けられている。

【0045】

また、掃除機本体１の進行方向左側には、測距センサ６１（第３測距センサ）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）までの距離を測定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。測距センサ６１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６１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。このようにサイドブラシ６が配置されている側に測距センサ６１を設けることにより、自律走行型掃除機Ｓを壁際まで寄せてサイドブラシ６を壁際に接触することができ、壁際に沿った掃除を行うことができる。

【0046】

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１に対する充電台の方向を特定する。

【0047】

図５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、第１制御基板１０ａ、第２制御基板１０ｂを内部に備えている。

【0048】

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４参照）、サイドブラシモータ６ｂ（図４、図６参照）、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６０，６１、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。

【0049】

第１制御基板１０ａ及び第２制御基板１０ｂは、後述する制御装置３０（図９参照）を構成する。第１制御基板１０ａは、自律走行型掃除機Ｓの前後方向に中央部の位置からＬｉＤＡＲユニット４０を避けて前方に向かって延び、ファンモータ２２の上方に配置されている。第２制御基板１０ｂは、自律走行型掃除機Ｓの前後方向に前方の位置で、ファンモータ２２の前方（カメラ５０、測距センサ６０，６１の後方）に配置されている。第１制御基板１０ａは、水平方向に延びるように配置され、第２制御基板１０ｂは鉛直方向に延びるように配置されている。

【0050】

第１制御基板１０ａは、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、塵埃センサ８０、床面用測距センサ１３ａ～１３ｄなどを制御する。第２制御基板１０ｂは、カメラ５０、測距センサ６０，６１、ＬｉＤＡＲユニット４０などを制御する。本実施例では、制御基板を第１制御基板１０ａ及び第２制御基板１０ｂに分けて構成しているので、例えばカメラ５０、測距センサ６０，６１、ＬｉＤＡＲユニット４０と第２制御基板１０ｂとを接続する配線が短くすることができ、自律走行型掃除機Ｓの組み立て作業性を向上することができる。

【0051】

図５及び図７に示すように、蓄電池２１は複数のセル２１ａ，２１ｂ，２１ｃから構成されており、セルの長手方向と直交する方向にセル２１ａ，２１ｂが前後に並ぶように配置され（図５参照）、セルの長手方向に沿ってセル２１ａ，２１ｃが直列に配置されている（図７参照）。また、図７に示すように、蓄電池２１は、自律走行型掃除機Ｓの進行方向の左右中央部からサイドブラシ６が配置されている側とは反対側に配置されている。すなわち、セル２１ａは自律走行型掃除機Ｓの進行方向の左右中央部に配置され、セル２１ｃはサイドブラシ６が配置されている側とは反対側に配置されている。本実施例では、蓄電池２１の一部であるセル２１ｃをサイドブラシ６が配置されている側とは反対側に配置するようにしているので、サイドブラシモータ６ｂと蓄電池２１が干渉すること無く、掃除機本体１の高さ寸法が増加することを抑制できる。

【0052】

ファンモータ２２（図５参照）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。ファンモータ２２は、モータ部２２ａと、モータ部２２ａによって駆動されるファン２２ｂと、モータ部２２ａとファン２２ｂを繋ぐ回転軸２２ｃを備えている。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。

【0053】

ダストケース８は、塵埃の入口となる流入口８ｃと、塵埃を収容する塵埃収容部８ｄと、流入口８ｃから流入した塵埃を塵埃収容部８ｄに案内するガイドリブ８ｅを備えている。ガイドリブ８ｅは上下方向（鉛直方向）に延びるように配置されている。図５の矢印Ａで示すように、流入口８ｃから流入した塵埃は、ガイドリブ８ｅに沿って上方へ移動し、ガイドリブ８ｅの上端部の位置で流れ方向が変更され、前方に向かって移動し、塵埃収容部８ｄに収容される。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。

【0054】

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４参照）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。

【0055】

図５に示すように、本実施例のファンモータ２２の回転軸２２ｃは、掃除機本体１の前後方向に延びるように配置されると共に、自律走行型掃除機Ｓを床面Ｙに載置した状態で集塵フィルタ８ｂ側（後方側）が高くなるように傾斜して配置している。回転軸２２ｃに取り付けられたファン２２ｂは、集塵フィルタ８ｂを向くようになり、流入口８ｃ、ガイドリブ８ｅ、塵埃収容部８ｄ、集塵フィルタ８ｂへと流れる空気流れがスムーズになる。これにより、通風抵抗が抑止され、塵埃の捕集効率を向上することができる。

【0056】

図９は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓを示す制御ブロック図である。図９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、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。

【0057】

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。

【0058】

自律走行型掃除機Ｓ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。

【0059】

図１０は、本発明の実施例に係る自律走行型掃除機Ｓ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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

図１１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１１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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

さて、自律走行型掃除機は、例えばベッドの下の隙間に入り込んで掃除を行う必要があるため、ベッドの下の隙間に合わせ高さ方向の寸法が制限される。自律走行型掃除機の筐体の上部にＬｉＤＡＲを備えたものにおいては、ＬｉＤＡＲの上部位置が制限を受ける高さ方向の寸法となる。このため、自律走行型掃除機では、ＬｉＤＡＲの上部位置をベースとして自律走行型掃除機の筐体を設計しているので、筐体の高さ方向の寸法が小さくなり、筐体内に設置される集塵容器の容量が小さくなるという課題があった。そのため、ゴミ捨て作業の頻度が増え、煩わしいものであった。これを解決するための手段について図２、図５、図６を用いて説明する。

【0072】

上述したように、掃除機本体１の本体前部１ｆにはＬｉＤＡＲユニット４０が備えられ、掃除機本体１の本体後部１ｒには掃除機本体１から着脱可能なダストケース８が備えられている。ダストケース８が備えられる本体後部１ｒの上面１７ｂは、ＬｉＤＡＲユニット４０が設置される本体前部１ｆの上面１７ａよりも高くなるように形成されている。換言すると、本体前部１ｆの上面１７ａは、本体後部１ｒの上面１７ｂよりも低く形成されている。ダストケース８の上面８ｕは、本体後部１ｒの上面１７ｂと面一に形成されている。

【0073】

本実施例によれば、ダストケース８が備えられる本体後部１ｒの上面１７ｂを、ＬｉＤＡＲユニット４０が設置される本体前部１ｆの上面１７ａよりも高くなるように形成するようにしているので、ＬｉＤＡＲユニット４０を搭載した自律走行型掃除機Ｓであっても、ベッド等の下の隙間に入り込んで掃除を行うことができると共に、ダストケース８の集塵容量を確保することができる。また、ＬｉＤＡＲユニット４０は本体前部１ｆの上面１７ａから突出するように設けているので、ＬｉＤＡＲユニット４０による障害物検知が阻害されることを抑制することができる。

【0074】

本実施例の自律走行型掃除機Ｓでは、ＬｉＤＡＲユニット４０の上面位置が、本体後部１ｒの上面１７ｂよりも高くなっている。家具の種類によっては、自律走行型掃除機Ｓがベッド等の下の隙間に入り込んだ際、ＬｉＤＡＲユニット４０の上部がベッド等に引っ掛かり、自律走行型掃除機Ｓが走行不能となる可能性がある。自律走行型掃除機Ｓが走行不能となった状態で走行モータ３ｍ，４ｍが動作し、駆動輪３，４を駆動し続けると、床面Ｙを傷付ける可能性がある。そこで、ＬｉＤＡＲユニット４０の上部に接触センサを設置し、ＬｉＤＡＲユニット４０がベッド等の家具に接触した際に接触センサが反応し、走行モータ３ｍ，４ｍの駆動を停止するようにすると良い。或いは、ＬｉＤＡＲユニット４０がベッド等の家具に接触した際にＬｉＤＡＲユニット４０が下方（掃除機本体１側）に下がり、ＬｉＤＡＲユニット４０の上下方向に動きを検知して走行モータ３ｍ，４ｍの駆動を停止するようにしても良い。なお、走行モータ３ｍ，４ｍの駆動停止は、制御装置３０で行う。本実施例によれば、家具等の障害物と接触し、自律走行型掃除機Ｓが走行不能となった際に、制御装置３０が走行モータ３ｍ，４ｍの駆動を停止するようにしているので、床面Ｙの傷付きを抑制することができる。

【0075】

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。

【符号の説明】

【0076】

Ｓ…自律走行型掃除機、１…掃除機本体、１ｃ…前後方向中央部、１ｆ…本体前部、１ｒ…本体後部、１ｓ…下ケース、１ｔ…排気口、１ｕ…上カバー、２…バンパ、２ａ…端部、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、６ｃ…回転軸、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、８ｕ…上面、１０ａ…第１制御基板、１０ｂ…第２制御基板、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、１７ａ，１７ｂ…上面、２１…蓄電池、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…セル、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、６０，６１…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】