特許 7042031 自律走行型掃除機、及び、自律走行型掃除機と充電台とを有するシステム

(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】

(24)【登録日】2022-03-16

(45)【発行日】2022-03-25

(54)【発明の名称】自律走行型掃除機、及び、自律走行型掃除機と充電台とを有するシステム

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/28 20060101AFI20220317BHJP

【ＦＩ】

A47L9/28 E

A47L9/28 U

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2017052065

(22)【出願日】2017-03-17

(65)【公開番号】P2018153375

(43)【公開日】2018-10-04

【審査請求日】2019-08-07

【審判番号】

【審判請求日】2021-04-23

(73)【特許権者】

【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】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】松井 康博

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 則和

(72)【発明者】

【氏名】風間 敦

(72)【発明者】

【氏名】山上 将太

(72)【発明者】

【氏名】橋本 翔太

【合議体】

【審判長】柿崎 拓

【審判官】田合 弘幸

【審判官】塩澤 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０５８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１６３３７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－８０５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２７８５９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１７２９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４２３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－７１８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１０４６４０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

A47L 9/22-9/32

G05D 1/00-1/12

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体と、
２つの撮像部と、
前記本体の周囲の少なくとも一部に設けられ、前記本体に対してバンパばねを備えるバンパと、を有する一般家庭の部屋を走行する自律走行型掃除機であって、
前記バンパは、バンパフレームと、バンパシェードと、を有し、
２つの前記撮像部の間に赤外線センサを有し、
前記バンパフレームは、略平板状の平板部を有し、該平板部に、２つの前記撮像部が取り付けられ、
前記撮像部は、前記バンパフレーム及び前記バンパシェードの間に位置し、
前記撮像部の光軸上に前記バンパの一部が位置し、
前記撮像部は、前記バンパとともに可動に取り付けられるとともに、前記バンパの最外周面よりも内側に位置し、
前記バンパシェードのうち、前記撮像部の光軸上の部分は、可視光を透過させる材料で形成されている又は孔部であり、
前記バンパシェードのうち、前記赤外線センサの光軸上の部分は、赤外線の透過率が可視光及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とを特徴とする自律走行型掃除機。

【請求項2】

前記バンパシェードは、前記撮像部のうち、１つ以上又は全部の光軸上の部分が凹んでいる凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の自律走行型掃除機。

【請求項3】

前記撮像部は、前記撮像部の光軸が床面に対して略平行又は斜め下方を向くように配されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自律走行型掃除機。

【請求項4】

前記撮像部を２つ固定して有し、
前記撮像部の１つ又は２つは、撮像範囲に当該自律走行型掃除機の一部を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の自律走行型掃除機。

【請求項5】

前記バンパフレーム及び前記バンパシェードよりも前記本体に対して外側に位置するバンパ縁部、又は、上下方向に略垂直な回転軸で回転するサイドブラシを有し、
前記撮像部の１つ又は２つは、前記バンパ縁部又は前記サイドブラシを撮像範囲に含んでいることを特徴とする請求項４に記載の自律走行型掃除機。

【請求項6】

基準点と、帰還信号を発する発信部と、を有する充電台と、
前記撮像部を２つ有する請求項１乃至５の何れか一項に記載の自律走行型掃除機と、
前記自律走行型掃除機に設けられ、前記充電台に対して電気的に接続可能な接続部と、
を有するシステムであって、
前記自律走行型掃除機は、前記帰還信号を利用して前記充電台に接続する接続状態になり、該接続状態において前記自律走行型掃除機が測定する距離を調整もしくは較正するキャリブレーションを実行でき、
前記キャリブレーションは、前記撮像部で撮影された撮像情報の座標を修正することであって、
前記基準点は、前記キャリブレーションに用いられるものであって、
前記自律走行型掃除機が前記充電台に対して電気的に接続している際の、前記撮像部から前記基準点までの既知の距離をもとに撮像情報の座標を換算する際の係数を修正することを特徴とするシステム。

【請求項7】

前記自律走行型掃除機の前縁は、前記充電台との接続状態において、前記充電台の前縁に沿う曲線状であることを特徴とする請求項６に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律走行型掃除機、及び、自律走行型掃除機と充電台とを有するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術として、室内を自律的に移動しつつ掃除する自律走行型掃除機が知られている。特許文献１は、本体ケース２０に離間されて配置され、互いに視野が重なるように本体ケース２０の走行方向側を撮像し、物体の深度を計算するカメラ５１，５２，５３を有する自律走行型掃除機を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開ＷＯ２０１６／１０４６４０号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

自律走行型掃除機は、本体ケースに障害物や壁面等が接触した場合に、この接触を検知すべく、本体ケース側周を、水平方向に可動なバンパとすることがある。一方、自律走行型掃除機の走行方向側を撮影できるようにカメラを取り付ける場合、カメラをやはり側周に設置することが考えられる。すると、バンパやカメラの設置態様によっては、バンパを形成する部材の屈折率や透過可能な波長帯といった物性、障害物等への接触によるカメラの位置ずれや破損の虞、等を考慮する必要が生じる。しかし、特許文献１は、これら課題に鑑みたカメラ及びバンパの関係、カメラやバンパそれ自体の構成等を何ら開示していない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記事情に鑑みてなされた本発明は、本体と、２つの撮像部と、前記本体の周囲の少なくとも一部に設けられ、前記本体に対してバンパばねを備えるバンパと、を有する一般家庭の部屋を走行する自律走行型掃除機であって、前記バンパは、バンパフレームと、バンパシェードと、を有し、２つの前記撮像部の間に赤外線センサを有し、前記バンパフレームは、略平板状の平板部を有し、該平板部に、２つの前記撮像部が取り付けられ、前記撮像部は、前記バンパフレーム及び前記バンパシェードの間に位置し、前記撮像部の光軸上に前記バンパの一部が位置し、前記撮像部は、前記バンパとともに可動に取り付けられるとともに、前記バンパの最外周面よりも内側に位置し、前記バンパシェードのうち、前記撮像部の光軸上の部分は、可視光を透過させる材料で形成されている又は孔部であり、前記バンパシェードのうち、前記赤外線センサの光軸上の部分は、赤外線の透過率が可視光及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とを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態１に係る自律走行型掃除機を左前方から見た斜視図。

【図2】実施形態１に係る自律走行型掃除機の下面図。

【図3】図１のＡ－Ａ断面図。

【図4】実施形態１に係る自律走行型掃除機のバンパシェードを外してバンパ内部構成を観察可能にした斜視図。

【図5】実施形態１に係る自律走行型掃除機の制御装置、及び制御装置に接続される機器を示す構成図。

【図6】実施形態１に係る自律走行型掃除機の充電台を左前方から見た斜視図。

【図7】実施形態１に係るキャリブレーション時の状態を左側面から見た図。

【図8】実施形態２に係る自律走行型掃除機の断面図。

【図9】実施形態２に係る自律走行型掃除機のバンパシェードを外してバンパ内部構成を観察可能にした斜視図。

【図10】実施形態３に係る自律走行型掃除機を左前方から見た斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の実施形態について、適宜添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0008】

＜＜実施形態１＞＞
（自律走行型掃除機Ｓ）
図１は実施形態１に係る自律走行型掃除機Ｓを左前方から見た斜視図、図２は実施形態１に係る自律走行型掃除機Ｓの下面図、図３は図１のＡ－Ａ断面図、図４は実施形態１に係る自律走行型掃除機Ｓのバンパシェード２ｃを外したバンパ２内部構成を示す斜視図、図５は実施形態１に係る自律走行型掃除機Ｓの制御装置１０、及び制御装置１０に接続される機器を示す構成図である。

【0009】

自律走行型掃除機Ｓが進行する向きのうち、自律走行型掃除機Ｓが主に進行する方向を前方、鉛直上向きを上方、駆動輪３，４が対向する方向であって駆動輪３側を右方、駆動輪４側を左方とする（図２参照）。すなわち図１等に示すように前後、上下、左右方向を定義する。

【0010】

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）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。電気機器としては、移動可能でカメラ等の撮像部を有し、壁や障害物などとの接触によって、この接触した事実を検知する機能を有するものが考えられる。

【0011】

自律走行型掃除機Ｓは、本体ケース１、本体ケース１の側周を覆うバンパ２、一対の駆動輪３，４、補助輪５、およびサイドブラシ８ａ，８ｂを備えている。

【0012】

（本体ケース１）
本体ケース１は、自律走行型掃除機Ｓの上面の少なくとも一部を形成する上カバー１ｕ及び自律走行型掃除機Ｓの底面の少なくとも一部を形成する下ケース１ｓを有する。

【0013】

（バンパ２）
バンパ２は、自律走行型掃除機Ｓ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、少なくとも自律走行型掃除機Ｓ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。バンパ２は、自律走行型掃除機Ｓが移動する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。バンパ２の詳細は後述する。

【0014】

（駆動輪３，４）
駆動輪３，４は、下ケース１ｓ側に取り付けられており、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、旋回させることができる駆動部の一例としての車輪である。駆動部は、電気機器の一例である自律走行型掃除機Ｓを床面Ｙに対して移動させることができる。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。駆動輪３，４は、前後方向について自律走行型掃除機Ｓの略中央で、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。

【0015】

（補助輪５）
補助輪５は従動輪であり、自由回転するキャスタである。補助輪５は、前後方向につ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。補助輪５は、駆動輪３，４とともに下ケース１ｓを床面Ｙから所定高さに保たせることに寄与する。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。

【0016】

（サイドブラシ８）
サイドブラシ８ａ，８ｂは、自律走行型掃除機Ｓの下ケース１ｓの下方であって、自律走行型掃除機Ｓの前方側、左右方向の下ケースの外周寄りに（外側に）設けられている。サイドブラシ８ａ，８ｂは図２の矢印α１のように、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回転して、床面上の塵埃を中央の回転ブラシ６（図２参照）側に集める。なお、サイドブラシ８ａ、８ｂは、それぞれサイドブラシモータ８ａｍ、８ｂｍ（図５参照）で、上下方向に略垂直な回転軸で回転駆動される。サイドブラシ８ａ，８ｂは、１つ又は２つ以上の毛又は毛束が回転する。

【0017】

（制御装置１０）
自律走行型掃除機Ｓは、充電池９、制御装置１０を内部に備えている。
充電池９は、制御装置１０、走行モータ３ｍ，４ｍ等の各種モータ、バンパセンサ１９、ステレオカメラ２０、前方測距センサ２１や床面用測距センサ２２等の各種センサに電力を供給する。

【0018】

自律走行型掃除機Ｓは、制御装置１０により統括的に制御される。制御装置１０は、例えばマイコン（Microcomputer）と周辺回路とが基板に実装され、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、各種モータの駆動回路、センサ駆動回路、充電池９の充電回路等を有している。

【0019】

制御装置１０は、利用者による命令を入力可能な操作ボタン１８の操作や、バンパセンサ１９、床面用測距センサ２２、前方測距センサ２１、ステレオカメラ２０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。

【0020】

（バンパ２の構造）
バンパ２は、本体ケース１の側周の少なくとも一部を覆う、例えば中空無底の筒形状のバンパフレーム２ａと、バンパフレーム２ａよりも自律走行型掃除機Ｓにおいて出っ張った位置にあるバンパ縁部２ｂと、バンパフレーム２ａよりも自律走行型掃除機Ｓにおいて外側に位置し、かつ、バンパ縁部２ｂよりも内側に位置するバンパシェード２ｃとを有する。

【0021】

バンパフレーム２ａ、バンパ縁部２ｂ及びバンパシェード２ｃは、壁等の障害物への衝突によって作用する力に応じて水平方向（前後、左右方向）に一体に移動可能に設置されている。

【0022】

バンパフレーム２ａは、上述のように無底の略筒形状に構成することができるが、その一部は平板状に形成されている。バンパフレーム２ａは、平板状の平板部２ａｐと、下端側に位置して外側に出っ張る方向に延出している延出部２ａａ、延出部２ａａ外端に設けられて上下方向に延びる縁固定部２ａｂを有している。平板部２ａｐには、後述するステレオカメラ２０が設けられている。

【0023】

バンパ縁部２ｂは、バンパ２の例えば下端側に設けられており、バンパフレーム２ａ及びバンパシェード２ｃよりも外側に出っ張っている。バンパ縁部２ｂは、縁固定部２ａｂに取り付けられている。

【0024】

バンパ縁部２ｂは、バンパフレーム２ａ、バンパシェード２ｃおよび本体ケース１より軟質な材質で形成されており、その材料としては例えば、エラストマー等の樹脂材を採用できる。これにより、自律走行型掃除機Ｓが家具等に衝突しても、家具等が破損することを抑制できる。

【0025】

バンパシェード２ｃは光を透過させる樹脂又はガラスで形成されている。バンパシェード２ｃのうち少なくとも、後述する前方測距センサ２１の近傍は、赤外線の透過率が可視光及び紫外線の透過率よりも大きい材料で形成されており、好ましくは、赤外線のみを透過させる材料、例えば樹脂又はガラスで形成されている。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。また、バンパシェード２ｃは、バンパ縁部２ｂよりも内周側に位置しているため、自律走行型掃除機Ｓが障害物等に接触する場合、バンパシェード２ｃよりも先にバンパ縁部２ｂが接触しやすい。このため、バンパシェード２ｃに傷が付くことを抑制できる。

【0026】

このようなバンパ２は左右一対のバンパばねによって本体ケース１に対して外向きに付勢されている。バンパ２を介して障害物と衝突した際の作用力がバンパばねに作用すると、バンパばねは平面視で内側に倒れ込むように変形し、バンパ２を外向きに付勢しつつバンパ２の本体ケース１の内側方向への移動を許容する。バンパ２が障害物から離れて作用力がなくなると、バンパばねの付勢力によってバンパ２は元の位置に復帰する。バンパばねの具体的態様は種々公知のものを採用できる。

【0027】

このバンパ２の移動（つまり、障害物との接触）は、下ケース１ｓに固定されたバンパセンサ１９によって検知される。バンパセンサ１９としては例えばフォトカプラを採用できる。バンパ２が後退すると、フォトカプラのセンサ光が遮られることになり、遮られることによる変化に応じた検知信号が制御装置１０に出力される。制御装置１０は駆動輪３，４を制御し、自律走行型掃除機Ｓを後退させた後、進行方向を転換させ、障害物から遠ざける。

【0028】

（前方測距センサ２１）
図４に例示する前方測距センサ２１は、障害物までの距離を検出する赤外線センサである。本実施形態では、正面１箇所と左右側面それぞれ２箇所の計５か所（１か所図示せず）に前方測距センサ２１を設けた。前方測距センサ２１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。これら５箇所の前方測距センサ２１はバンパシェード２ｃとバンパフレーム２ａの間で、バンパフレーム２ａに固定されている。

【0029】

前方測距センサ２１のうち、一部は後述するカメラ２０ａ，２０ｂの間に位置している。

【0030】

（ステレオカメラ２０）
ステレオカメラ２０は、２つのカメラ２０ａ，２０ｂの撮像の差から撮影された対象物の距離を算出する機器である。それぞれのカメラ２０ａ，２０ｂによる撮像における対象物の位置が大きく異なる場合、その対象物はステレオカメラ２０に近い位置にあり、逆に撮像における対象物の位置がほぼ同じ場合、その対象物はステレオカメラ２０から遠い位置にあると判断する。なお、この算出は制御装置１０で行う。

【0031】

ステレオカメラ２０はバンパ２に固定されており、好ましくは、バンパシェード２ｃとバンパフレーム２ａの間に位置し、バンパフレーム２ａに固定されている。本実施形態では、カメラ２０ａ，２０ｂは、左右方向について自律走行型掃除機Ｓ本体の中央側に位置している。

【0032】

カメラ２０ａ，２０ｂは、床面Ｙから略同じ高さに位置している。また、２つのカメラ２０ａ，２０ｂは、駆動輪３，４の回転軸同士をつなぐ仮想軸から略等しい距離だけ前方に位置している。さらに、それぞれのカメラ２０ａ，２０ｂの光軸（撮影方向）は、駆動輪３，４の回転軸同士をつなぐ仮想軸に略垂直で、本体の前方に向けられている。つまり２つのカメラ２０ａ，２０ｂの光軸は、自律走行型掃除機Ｓの通常の進行方向に略平行であるとともに、２つのカメラ２０ａ，２０ｂの光軸は互いに略平行になっている。このような配置にすることで、２つのカメラ２０ａ，２０ｂの位置は左右方向にのみ、ずれが大きいものになり、２つのカメラ２０ａ，２０ｂの撮像に写る対象物について、その左右方向のずれ量を計測することで、比例計算によりステレオカメラ２０からの距離に換算することができ、カメラの光軸が平行でないものと比べ、制御装置１０で行われる処理を簡単にすることできる。

【0033】

また、カメラ２０ａ，２０ｂは、自律走行型掃除機Ｓ本体の左右幅の中央位置に対して略対称に固定されている。これにより、自律走行型掃除機Ｓに近接する障害物等を左右方向略均等に観測できる。

【0034】

（バンパ２とステレオカメラ２０との関係）
ステレオカメラ２０の前方はバンパシェード２ｃで覆われている。これにより、ステレオカメラ２０に水等の液体がかかることを抑制できる。バンパシェード２ｃを設けても撮像にずれが生じたり撮像が困難になることを抑制するべく、バンパシェード２ｃのうち少なくともステレオカメラ２０の近傍は、可視光を透過させる材料、例えば樹脂又はガラスで形成されている。

【0035】

ステレオカメラ２０は、それぞれのカメラ２０ａ，２０ｂの向きや互いの位置がずれると、距離測定の精度が低下する傾向にある。障害物への接触等の衝撃をバンパばねでバンパ２を支持することで、カメラ２０ａ，２０ｂの向きや位置にずれが生じることを抑制できる。

【0036】

また、ステレオカメラ２０はバンパシェード２ｃを介して撮影しているが、バンパシェード２ｃが撮像に際して与える影響を無視できる程度に均一な厚みで作られているとは限らない。バンパシェード２ｃの厚みが、バンパシェード２ｃ中で位置依存性を有しており、その依存性が無視できない程度の場合、障害物との接触等に伴ってカメラ２０ａ，２０ｂの一方又は両方に対するバンパシェード２ｃの位置が相対的に変位すると、カメラ２０ａ，２０ｂそれぞれの前方の厚みが変動するため、光軸上の屈折率が変化する。これにより、撮像にゆがみが生じ、計測距離に誤差が生じる。

【0037】

自律走行中、カメラ２０ａ，２０ｂの光軸上のバンパシェード２ｃの厚みが変化しなければ、ゆがみの生じている部分を無視する等の処理により、算出する距離に誤った結果を反映させないことが可能である。しかし、自律走行中にバンパシェード２ｃとステレオカメラ２０の相対位置がずれ、光軸上のバンパシェード２ｃの厚みが変動した場合、算出する距離に誤りが生じてしまう。この現象を防ぐためにも、本実施形態のようにバンパシェード２ｃとステレオカメラ２０の相対位置がずれないように、ステレオカメラ２０はバンパ２に固定することが望ましい。すなわち、バンパ２のうち、ステレオカメラ２０が取り付けられている部材と、バンパシェード２ｃとが一体で移動して相対移動が抑制されていることが好ましい。なお、ステレオカメラ２０に代えて単眼カメラをバンパ２に固定してもよい。

【0038】

また、カメラ２０ａ又はカメラ２０ｂ近傍のバンパシェード２ｃに傷がつくと、傷によって撮像に隠された部分が生じ、計測距離に誤差が生じる。自律走行中、この隠された部分の位置が撮像に対して移動しなければ、この隠された部分を無視する等の処理により、算出する距離に誤った結果を反映させないことが可能である。誤検知を抑制するためにも、自律走行中にバンパシェード２ｃの傷とステレオカメラ２０の相対位置がずれないように、ステレオカメラ２０はバンパ２に固定することが望ましい。

【0039】

ステレオカメラ２０は自律走行型掃除機Ｓが主に進行する向き（前向き）に設置されており、前方に障害物（壁、椅子の脚、階段等の段差、敷居等）がないか判定する。床面Ｙの段差の有無を精度よく判定するには、２つのカメラ２０ａ，２０ｂによる撮像に床面Ｙが写ることが好ましい。このため、２つのカメラ２０ａ，２０ｂの光軸を床面に対して略平行又は斜め下方を向くように配することが望ましい。

【0040】

また、撮像により算出した距離と実際の距離を高精度に比較確認するために、少なくともバンパ２の一部又はサイドブラシ８ａ、８ｂの一部が２つのカメラ２０ａ，２０ｂによって撮像されるほうが望ましい。これにより、バンパ２やサイドブラシ８ａ，８ｂと２つのカメラ２０ａ，２０ｂとの距離は既知であるから、この距離情報を利用して障害物等と自律走行型掃除機Ｓとの距離の算出制度を向上させることができる。なお、サイドブラシ８ａ，８ｂのうち、先端部分が撮像されることが好ましい。

【0041】

バンパ縁部２ｂが撮像範囲の多くの割合を占めないように、カメラ２０ａ，２０ｂはバンパ２の高さ方向の中央又は中央より上側に設けられることが望ましい。また、サイドブラシ８ａ、８ｂ先端が撮像できるように、自律走行型掃除機Ｓの上面視で、サイドブラシ８ａ及び／又はサイドブラシ８ｂの先端はバンパ縁部２ｂよりも外側に届くようにすることが好ましい。

【0042】

ステレオカメラ２０で撮像した情報を時系列的につなぎ合わせることで、制御装置１０は、外界（掃除する領域）の状態（どこに障害物があるか等）や掃除する領域に対する自律走行型掃除機Ｓ自身の位置を把握することができる。この情報を基に、壁、階段等の段差、バンパ２より低いが乗り越えることができない高さと判断される敷居等に近づいたら方向転換してその場から離れたり、椅子の脚に近づいたらその周りを掃除したり、掃除する経路を決定および修正することができる。

【0043】

なお、この様な走行制御を行うためにも、カメラ２０ａ，２０ｂは広い範囲の状況を認識したほうが良く、視野角が６０度以上の広角のものが望ましい。さらに視野角の広い魚眼レンズを搭載したカメラを用いても構わない。

【0044】

（キャリブレーション（較正））
できるだけカメラ２０ａ，２０ｂの位置や向きがずれないように固定したステレオカメラ２０でも、自律走行を繰り返すうちに少しずつずれることが想定される。カメラ２０ａ，２０ｂの位置がずれ、測定距離に誤差が生じた場合、キャリブレーションする必要がある。このキャリブレーションはステレオカメラ２０自体の位置を調整するのではなく、撮像情報を制御装置１０で換算する際の係数等を修正する。

【0045】

図６は自律走行型掃除機Ｓの充電台３０の斜視図、図７は自律走行型掃除機Ｓがキャリブレーションしているときの状態を示す図であり、自律走行型掃除機Ｓが充電台３０と接続している状態を左側面から見た図である。本実施形態では、電気機器の一例としての自律走行型掃除機Ｓが接続するベースの一例として、充電台３０を挙げて説明するが、ベースには必ずしも電気機器の充電機能を設ける必要はなく、電気機器の撮像部と後述の基準点との位置関係が略所定の状態で電気機器がベースに接続するように帰還信号を発することができればよい。

【0046】

自律走行型掃除機Ｓは、底面に充電台３０との接続部３１を有している。充電台３０は側面視略Ｌ字状になっており、電子基板を内蔵して床面Ｙに設置される充電台ボディ３０ａと、充電台ボディ３０ａの後方に位置し、充電台ボディ３０ａよりも上方に向かって延在している調整板３０ｂと、充電台ボディ３０ａから前方向に延びる充電台端子部３０ｃと、帰還信号を発する発信部３０ｅとを有する。

【0047】

調整板３０ｂのうち、充電台ボディ３０ａ側の面には、幾何学模様３０ｄが描かれている。

【0048】

充電台ボディ３０ａは上方から見ると、その前縁は略円弧状になっており、自律走行型掃除機Ｓが充電台３０に接続した状態では、バンパ縁部２ｂの前縁に沿う形状である。すなわち、バンパ縁部２ｂ及び充電台ボディ３０ａは、互いの前縁が広い範囲で略接することができる形状関係にある。これにより、自律走行型掃除機Ｓが充電台３０に接続するに際して、自律走行型掃除機Ｓの充電台３０に対する向きが略一定になるよう案内できる。このような案内を効果的に行うために、充電台ボディ３０ａの前縁や自律走行型掃除機Ｓの前縁は、略直線状でなく曲線状であることが好ましい。

【0049】

充電時には、自律走行型掃除機Ｓのバンパ縁部２ｂと充電台ボディ３０ａが合致するとともに、自律走行型掃除機Ｓの底面に設けられた充電端子３１と充電台端子部３０ｃが電気的に接続される。これらの電気的な接続は、充電台３０が発する帰還信号を自律走行型掃除機Ｓが検知し、帰還信号の情報を利用して充電端子３１及び充電台端子部３０ｃが電気的に接続する状態になるまで移動する、いわゆる帰還制御を種々公知の方法で行うことで達成できる。キャリブレーションは、充電端子３１及び充電台端子部３０ｃが電気的に接続した状態(接続状態)で行うことができる。この状態で行うことで、ステレオカメラ２０及び幾何学模様３０ｄの位置関係を略一定の状態にし易い。

【0050】

キャリブレーションは、幾何学模様３０ｄを基準点として行われる。基準点と２つのカメラ２０ａ，２０ｂとの距離が近すぎると、基準点がカメラ２０ａ，２０ｂの視野角から外れ、撮像されず、キャリブレーションが行えない虞がある。基準点としては、幾何学模様３０ｄのような、面に描かれた模様に限られず、キャリブレーション処理に用いることができる種々公知のものを採用できる。

【0051】

２つのカメラ２０ａ，２０ｂの両方に幾何学模様３０ｄを撮像させるために、幾何学模様３０ｄが描かれた調整板３０ｂの面は、充電台ボディ３０ａの前縁より後方に位置している。ステレオカメラ２０と幾何学模様３０ｄは、接続状態で２０ｍｍ以上離れていることが望ましい。例えば、ステレオカメラ２０間の距離を５０ｍｍ、幾何学模様３０ｄを構成する小模様３０ｄａのうちの１つの横幅を２０ｍｍ、１つのカメラの視野角を１２０度とした場合、ステレオカメラ２０と幾何学模様３０ｄを２０ｍｍ以上離すことで、少なくともそれぞれ１つ以上の小模様３０ｄａを２つのカメラで撮像可能となる。本実施形態では、３つ分の小模様３０ｄａの寸法に亘って、小模様３０ｄａが上下方向及び左右方向にそれぞれ並んでいる。

【0052】

このように充電台３０の前方に自律走行型掃除機Ｓを位置させた状態で、ステレオカメラ２０のキャリブレーションを行う。自律走行型掃除機Ｓと充電台３０が接続された状態では２つのカメラ２０ａ，２０ｂから基準点までの距離は既知であり、この既知の距離をもとに２つのカメラ２０ａ，２０ｂからの撮像のずれを計測することで、撮像からの換算計算の係数等を修正する。

【0053】

また、接続状態で前方測距センサ２１のキャリブレーションを行っても良い。接続状態における前方測距センサ２１（特に、２つのカメラ２０ａ，２０ｂの間に位置する前方測距センサ２１）から調整板３０ｂまでの距離は既知であるから、この状態における前方測距センサ２１の検出値（検出距離）がこの既知の値に一致するように前方測距センサ２１をキャリブレーションすることができる。このように、前方測距センサ２１のキャリブレーションも可能であるから、調整板３０ｂは、複数又はすべての前方測距センサ２１の光軸上に届くことができる寸法であることが好ましい。この場合、調整板３０ｂは、前方測距センサ２１の出力する光又は音の波長（例えば赤外線）に対する反射率が比較的高い材料で形成されていると好ましい。なお、前方測距センサ２１としては、例えばＰＳＤセンサを用いることができる。

【0054】

また、前方測距センサ２１の検出値を基に、ステレオカメラ２０のキャリブレーションの実行不実行を判定することができる。例えば、自律走行型掃除機Ｓが充電台３０に対して、垂直に帰還しなかった場合（調整板３０ｂに対して垂直に帰還しなかった場合）、前方測距センサ２１の検出値が、垂直に帰還した場合とは異なる値になる。この場合、ステレオカメラ２０の光軸が幾何学模様３０ｄに対して垂直ではないものと考えられるため、キャリブレーションを行わないようにすることができる。或いはこの場合、前方測距センサ２１の検出値が、ステレオカメラ２０の光軸が幾何学模様３０ｄに対して垂直であるときの検出値に近づくように駆動輪３，４を制御して本体位置を調整し、その後にキャリブレーションを行うことができる。

【0055】

駆動輪３，４の制御は、自律走行型掃除機Ｓを超信地旋回させ、前方測距センサ２１の検出値が略最小の場所で停止させるようにすることが好ましい。このようにすることで、キャリブレーション時におけるステレオカメラ２０と幾何学模様３０ｄとの距離を略一定に保つことができる。

【0056】

なお、キャリブレーションを行う自律走行型掃除機Ｓと充電台３０の許容接続角度（接続状態であると判定する角度）は、垂直な状態から約１０度以内のずれにすることが望ましい。例えば、カメラ２０ａ，２０ｂ間の距離を５０ｍｍ、それぞれのカメラ２０ａ，２０ｂの視野角を１２０度、ステレオカメラ２０と幾何学模様３０ｄとの距離を２０ｍｍ、カメラ２０ａ，２０ｂの横方向の画素を１６画素とした場合、自律走行型掃除機Ｓと充電台３０との接続角度のずれを１０度以下とすることで、キャリブレーション中の撮像のずれが１画素中に収まる。

【0057】

キャリブレーションは、充電中か否かに拘らず、充電台３０との接続状態であればそのタイミングは制限されない。例えば充電完了後や充電開始前に行っても良い。なお、キャリブレーションでは修正ができない程度カメラ２０ａ，２０ｂの位置や向きがずれている場合は、キャリブレーションを通じてその旨を検知し、例えば上ケース１ｕ側に設けた表示パネル１７等によりユーザーに報知しても良い。

【0058】

＜＜実施形態２＞＞
本実施形態の構成は、次の点を除き実施形態１と同様にできる。図８は本実施形態の自律走行型掃除機Ｓの断面図である。バンパシェード２ｃは、ステレオカメラ２０の光軸上近傍の部分が内側に（本体中心側に）凹んでいる凹部２ｃａとなっている。これにより、凹部２ｃａの傷付き等を抑制できる。

【0059】

図９は本実施形態の自律走行型掃除機Ｓのバンパシェード２ｃを外した状態の斜視図である。

【0060】

本実施形態の自律走行型掃除機Ｓは、撮像部として３つのカメラ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを搭載している。具体的には、実施形態１に比して、カメラ２０ａ，２０ｂの間に第３のカメラ２０ｃが設けられている。カメラ２０ｃは本体左右幅の略中央に位置している。また、カメラ２０ｃの光軸（撮影方向）は、駆動輪３，４をつなぐ仮想軸に略垂直で、本体の前方に向けられている。３つのカメラ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの光軸は前向きで略並行になっている。

【0061】

本実施形態によれば、制御装置１０は、カメラ２０ａとカメラ２０ｃの撮像を用いて第１のステレオカメラとして扱い、本体右前方の領域の障害物までの距離を測定することができる。また、制御装置１０は、カメラ２０ｂとカメラ２０ｃの撮像を用いて第２のステレオカメラとして扱い、本体左前方の領域の障害物までの距離を測定することができる。

【0062】

このように略中央のカメラ２０ｃの撮像を、カメラ２０ｃに対して一方側に位置するカメラ２０ａと組合せて撮像する制御と、カメラ２０ｃに対して一方側とは反対の方向である他方側に位置するカメラ２０ｂと組合せて撮像する制御を行うことができる。

【0063】

さらに、制御装置１０は、カメラ２０ａとカメラ２０ｂの撮像を用いて第３のステレオカメラとして扱い、本体前方の領域の障害物までの距離を測定することができる。第３のステレオカメラを構成するカメラ２０ａ，２０ｂは、上述の他の組合せのステレオカメラに比べて、カメラ間の距離が離れている。このため、それぞれのカメラによる撮像のずれ量が大きくなるから、障害物までの距離をより正確に計測できる。このように、３つのカメラを用いて３組のステレオカメラを構成させることができるから、本体の右前方、左前方、正面遠距離の障害物等の位置を把握する。

【0064】

このようにすることで、３つのカメラ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを利用して３組のステレオカメラとして用いることができるので、使用するカメラ数を低減しつつ、幅広い範囲の領域の障害物との間の距離を把握することができ、より障害物を回避することが可能となる。

【0065】

なお、本実施形態では３つのカメラを例にして説明したが、より多数のカメラを用いて、複数のステレオカメラを構成させても構わない。
なお、本実施形態のようにステレオカメラを複数にすることで、監視できる範囲を広くすることができるから、前方測距センサ２１は左右側面それぞれ１箇所のみとすることができる。これにより、前方測距センサ２１にかかるコストを低減することができる。

【0066】

＜＜実施形態３＞＞
本実施形態の構成は、次の点を除き実施形態１と同様にできる。図１０は実施形態３に係る自律走行型掃除機Ｓを左前方から見た斜視図である。本実施形態の自律走行型掃除機Ｓは、カメラ２０ａ，２０ｂの光軸上の部分が空隙となった孔部２ｃａとして形成されている。このように、バンパシェード２ｃのうちカメラ２０ａ，２０ｂの光軸上の部分を空隙にすることで、バンパシェード２ｃの他の部分でステレオカメラ２０を保護しつつ撮像への影響を低減できる。孔部２ｃａの大きさは、バンパ２の可動範囲を考慮して、バンパ２の可動前後でカメラ２０ａ，２０ｂの光軸上をバンパシェード２ｃが覆わないように設定できる。

【0067】

以上、本発明に係る自律走行型掃除機について実施形態を示して詳細に説明した。なお、本発明の内容は実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内において適宜改変・変更等することができることはいうまでもない。また、電気機器として自律走行型掃除機を例に取り説明したが、床面を走行する又は飛行する移動体へ適用しても同様な効果がある。

【符号の説明】

【0068】

１ 本体ケース
２ バンパ
２ａ バンパフレーム
２ｂ バンパ縁部
２ｃ バンパシェード
２ｃａ 孔部
３，４ 駆動輪
６ 回転ブラシ
８ サイドブラシ
９ 充電池
１１ 吸引ファン
１２ 集塵ケース
１４ 吸口
２０ ステレオカメラ
２１ 測距センサ
３０ 充電台（ベース）
Ｓ 自律走行型掃除機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】