特許 7361282 自律走行型掃除機、制御装置、及び制御方法

(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】2023-10-05

(45)【発行日】2023-10-16

(54)【発明の名称】自律走行型掃除機、制御装置、及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/28 20060101AFI20231006BHJP

【ＦＩ】

A47L9/28 E

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020035654

(22)【出願日】2020-03-03

(65)【公開番号】P2021137153

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123102

【弁理士】

【氏名又は名称】宗田 悟志

(72)【発明者】

【氏名】土田 英也

(72)【発明者】

【氏名】古賀 理基

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 毅

【審査官】粟倉 裕二

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５２６８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４８７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２１００２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４１３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ４７Ｌ ９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体の内部に設けられた収納部に着脱可能に収納される容器と、
前記収納部の開口を開閉する蓋と、
前記筐体の周囲の状況を検知するためのセンサと、
を備え、
前記容器が前記収納部に収納されていない状態では、前記蓋が閉まらないように構成され、
前記蓋が開いている状態では、前記センサの検知範囲の少なくとも一部を前記蓋が遮るように構成され、
塵埃を吸引して前記容器に蓄積するための清掃動作を制御する清掃制御部を更に備え、
前記清掃制御部は、前記センサにより前記蓋が閉じていないことが検知された場合、前記清掃動作を実行しない
自律走行型掃除機。

【請求項2】

前記蓋を閉じた状態に保持するための閉状態保持部を更に備え、
前記容器が前記収納部に収納されていても、前記閉状態保持部により前記蓋が閉じた状態に保持されていない状態では、前記センサの検知範囲の少なくとも一部を前記蓋が遮るように構成される請求項１に記載の自律走行型掃除機。

【請求項3】

前記筐体の移動を制御する移動制御部を更に備え、
前記移動制御部は、前記センサにより前記蓋が閉じていないことが検知された場合、前記筐体を移動させない請求項１又は２に記載の自律走行型掃除機。

【請求項4】

自律走行型掃除機による清掃動作を制御する清掃制御部と、
前記自律走行型掃除機に設けられ、前記自律走行型掃除機の周囲の状況を検知するためのセンサから、検知データを取得する検知データ取得部と、
を備え、
前記清掃制御部は、前記検知データ取得部により、前記自律走行型掃除機により集塵された塵埃を蓄積するための容器を着脱可能に収納する収納部の蓋が閉じていないことを示す検知データが取得された場合、前記清掃動作を実行しない制御装置。

【請求項5】

前記自律走行型掃除機の移動を制御する移動制御部を更に備え、
前記移動制御部は、前記検知データ取得部により、前記自律走行型掃除機により集塵された塵埃を蓄積するための容器を着脱可能に収納する収納部の蓋が閉じていないことを示す検知データが取得された場合、前記自律走行型掃除機を移動させない請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

自律走行型掃除機による清掃動作を制御するステップと、
前記自律走行型掃除機に設けられ、前記自律走行型掃除機の周囲の状況を検知するためのセンサから、検知データを取得するステップと、
を備え、
前記自律走行型掃除機により集塵された塵埃を蓄積するための容器を着脱可能に収納する収納部の蓋が閉じていないことを示す検知データが取得された場合、前記清掃動作を実行しない制御方法。

【請求項7】

前記蓋が閉じていないことを示す検知データが取得された場合、前記自律走行型掃除機を移動させない請求項６に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、自律走行型掃除機、自律走行型掃除機を制御するための制御装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、使用者が留守中に自動的に部屋の中を掃除する自律走行型掃除機に関する技術が数多く特許出願されている。例えば特許文献１には、筐体の前面に距測センサを搭載した自律走行型掃除機が記載されている。特許文献１に記載されたロボット掃除機では、吸入された空気中の塵を分離して集塵するダストボックスが、ダストボックス収容部に着脱可能に結合される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１９－５１６５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

使用者がダストボックスに集塵された塵を捨てるためにダストボックス収容部からダストボックスを取り外したときに、ダストボックスをダストボックス収容部に戻し忘れることがありうる。ダストボックスが取り外されたままロボット掃除機が清掃動作を実行すると、吸い込まれた塵が筐体内に散乱してしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の自律走行型掃除機は、筐体と、筐体の内部に設けられた収納部に着脱可能に収納される容器と、収納部の開口を開閉する蓋と、筐体の周囲の状況を検知するためのセンサと、を備える。容器が収納部に収納されていない状態では、蓋が閉まらないように構成され、蓋が開いている状態では、センサの検知範囲の少なくとも一部を蓋が遮るように構成される。

【0006】

本開示の別の態様は、制御装置である。この装置は、自律走行型掃除機による清掃動作を制御する清掃制御部と、自律走行型掃除機に設けられ、自律走行型掃除機の周囲の状況を検知するためのセンサから、検知データを取得する検知データ取得部と、を備える。清掃制御部は、検知データ取得部により、自律走行型掃除機により集塵された塵埃を蓄積するための容器を着脱可能に収納する収納部の蓋が閉じていないことを示す検知データが取得された場合、清掃動作を実行しない。

【0007】

本開示の更に別の態様は、制御方法である。この方法は、自律走行型掃除機による清掃動作を制御するステップと、自律走行型掃除機に設けられ、自律走行型掃除機の周囲の状況を検知するためのセンサから、検知データを取得するステップと、を備える。自律走行型掃除機により集塵された塵埃を蓄積するための容器を着脱可能に収納する収納部の蓋が閉じていないことを示す検知データが取得された場合、清掃動作を実行しない。

【0008】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、自律走行型掃除機の製造コストを抑えつつ、利便性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施例装置である自律走行型掃除機の斜視図である。

【図2】本実施例装置である自律走行型掃除機の左側面図である。

【図3】カバーが開いているときの自律走行型掃除機の斜視図である。

【図4】カバーが開いているときの自律走行型掃除機の左側面図である。

【図5】カバーが開いているときの自律走行型掃除機の左後方斜視図である。

【図6】リブとレバーとの関係について説明するための図である。

【図7】リブとレバーとの関係について説明するための図である。

【図8】カバーが閉状態に保持されていないときの自律走行型掃除機の斜視図である。

【図9】カバーが閉状態に保持されていないときの自律走行型掃除機の左側面図である。

【図10】本実施例装置のブロック図である。

【図11】実施の形態に係る制御部の機能ブロック図である。

【図12】実施の形態に係る制御方法の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

【0012】

図１は、本実施例装置である自律走行型掃除機の斜視図である。図１において、自律走行型掃除機の前側、後ろ側、左側、右側を夫々矢印で図示している。

【0013】

図１において、自律走行型掃除機の筐体１は、上ボデー２と下ボデー３を有しており、筐体１の前方にはバンパ４が配置されている。このバンパ４の内側には１又は複数の衝突検知用のスイッチ（図示せず）が配置されており、バンパ４が障害物に衝突すると、バンパ４が筐体１内側に向けて移動すると共にスイッチがオンし、バンパ４が障害物に衝突したことが検知される。

【0014】

筐体１の上面でかつバンパ４の後方には、カバー５が配置されている。このカバー５内部にはダストボックス（後述）を収納するための収納部が設けられており、使用者がカバー５を押下するとカバー５の前方又は後方が外れ、収納部からダストボックスを取り出すことができる。

【0015】

カバー５の後方には、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）６が配置されている。このＬｉＤＡＲ６は、ＬｉＤＡＲ６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１の周囲の障害物等を検知することができる。また、このＬｉＤＡＲ６を用いることにより、部屋の地図を作成することも可能である。

【0016】

図２は、本実施例装置である自律走行型掃除機の左側面図である。図２において、自律走行型掃除機の前側、後ろ側、上側、下側を夫々矢印で図示している。

【0017】

筐体１の前方にはバンパ４が配置され、その後方には上ボデー２が配置されている。また、上ボデー２の左右側面には、排気口７が形成されており、上ボデー２の後方上面にはＬｉＤＡＲ６が配置されている。下ボデー３の前方にはサイドブラシ８が配置されている。

【0018】

図３は、カバー５が開いているときの自律走行型掃除機の斜視図である。図４は、カバー５が開いているときの自律走行型掃除機の左側面図である。図５は、カバー５が開いているときの自律走行型掃除機の左後方斜視図である。カバー５は、前端部において筐体１に軸支されており、後部が上方に持ち上がるようにして開かれる。したがって、カバー５が開いているときは、ＬｉＤＡＲ６の前方の検知範囲の一部がカバー５によって遮られる。

【0019】

カバー５の下方の筐体１内には、ダストボックス（後述）を収納するための収納部３２が設けられる。カバー５の下面には、リブ３０と突起部３１が設けられる。収納部３２には、カバー５が閉じられたときにリブ３０と収納部３２又はダストボックスとが干渉しないようにするための凹部３３と、凹部３３を開閉するためのレバー３４と、突起部３１を係止するための係止部が設けられている。突起部３１と係止部は、カバー５を閉じた状態に保持するための閉状態保持部として機能する。

【0020】

図６及び図７は、リブとレバーとの関係について説明するための図である。図６（ａ）は、カバー５が開いているときの自律走行型掃除機の左側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡＡ断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ｂ）の部分拡大図である。図７（ａ）は、カバー５が閉じているときの自律走行型掃除機の左側面図であり、図７（ｂ）は、図７（ｂ）のＡＡ断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ｂ）の部分拡大図である。

【0021】

レバー３４は、筐体１に軸支されており、バネ（図示せず）などによって時計回りの方向に付勢されている。したがって、収納部３２にダストボックス３５が収納されていないときには、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、凹部３３がレバー３４によって閉じられる。このとき、カバー５を閉めようとしても、リブ３０がレバー３４に当たって凹部３３に嵌まり込むことができないので、カバー５が閉まらない。これにより、ダストボックス３５が収納部３２から取り出されていることを使用者に気づかせることができるので、ダストボックス３５が収納部３２に収納されないまま放置されるのを防ぐことができる。また、カバー５が開いているときには、カバー５がＬｉＤＡＲ６の前方の視界を遮るように構成されているので、自律走行型掃除機は、ＬｉＤＡＲ６の検知結果に基づいて、カバー５が開いていることや、ダストボックス３５が収納部３２に収納されていないことを検知して、清掃動作や走行を実行しないように制御することができる。これにより、ダストボックス３５が収納部３２に収納されないまま自律走行型掃除機が清掃動作を実行したり、カバー５が開いたまま自律走行型掃除機が走行したりするのを防ぐことができる。

【0022】

ダストボックス３５が収納部３２に収納されると、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、ダストボックス３５の側面がレバー３４の下部を押し込むことによってレバー３４が反時計回りの方向に回動し、凹部３３が開かれる。この状態においては、リブ３０が凹部３３に嵌まり込むことができるので、カバー５を閉じることができる。

【0023】

突起部３１と係止部は、例えばプッシュラッチ方式のラッチ機構であってもよい。この場合、カバー５を上方から押し込むことにより突起部３１が係止部にラッチされ、カバー５が閉じた状態に保持される。カバー５を上方から再度押し込むことにより突起部３１と係止部のラッチが解除され、カバー５が開かれる。

【0024】

図８は、カバー５が閉状態に保持されていないときの自律走行型掃除機の斜視図である。図９は、カバー５が閉状態に保持されていないときの自律走行型掃除機の左側面図である。突起部３１が係止部に係合せずに係止部の上に乗った状態のままであると、カバー５が閉まりきらずに浮いた状態になる。このときにも、カバー５がＬｉＤＡＲ６の前方の検知範囲の一部を遮るように構成される。自律走行型掃除機は、ＬｉＤＡＲ６の検知結果に基づいて、カバー５が閉状態に保持されていないことを検知して、清掃動作や走行を実行しないように制御することができる。これにより、カバー５が閉状態に保持されていない状態で自律走行型掃除機が走行し、走行中にカバー５が開いてしまうのを防ぐことができる。

【0025】

図１０は、本実施例装置のブロック図である。図１０において、制御部４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなマイクロコンピュータからなり、各回路の制御を司る。

【0026】

通信部４１は、通信端末やルーター等と無線接続可能であり、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信機能を有している。

【0027】

記憶部４２は、例えば、フラッシュメモリのような不揮発性メモリからなり、制御部４０が実行する制御プログラムや各種パラメータ等を格納する。

【0028】

吸引モータ４３は、吸引風を発生させるためのモータである。吸引モータ４３と吸込口は連通しており、吸引モータ４３によって吸込口から外気が吸引される。

【0029】

右駆動部４４は、右駆動輪を駆動するためのモータである。左駆動部４５は、左駆動輪を駆動するためのモータである。

【0030】

段差センサ２４は、床面の段差を検知するためのセンサであり、例えば赤外線の発光素子と受光素子を有する。バンパセンサ４６は、バンパ４が障害物と衝突したことを検知するためのセンサである。

【0031】

ＬｉＤＡＲ６は、発光部及び受光部と、これらの素子を回転させるための回転機構及びモータを有している。このＬｉＤＡＲ６は、ＬｉＤＡＲ６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１周囲の障害物等を検知することができる。また、このＬｉＤＡＲ６を用いることにより、部屋の地図を作成することも可能である。

【0032】

右上センサ１２と右下センサ１４、左上センサ１１と左下センサ１３は、例えば赤外線の発光素子と受光素子からなり、障害物までの距離等を検知する。

【0033】

地図作製部５０は、障害物の形状を検知する機能や、地図情報を作成する機能等を有している。

【0034】

尚、本実施例装置は、これらの構成の他に、超音波センサ、メインブラシを駆動するためのモータ、サイドブラシ８を駆動するためのモータ等も搭載しているが、本開示と直接関係がないため図１０での説明を省略する。

【0035】

図１１は、実施の形態に係る制御部の機能ブロック図である。制御部４０は、検知データ取得部５１、カバー検知部５２、清掃制御部５３、及び移動制御部５４を備える。

【0036】

検知データ取得部５１は、ＬｉＤＡＲ６により検知された検知データをＬｉＤＡＲ６から取得する。検知データは、反射点の方向、距離、受光した光の強度などの情報を含んでもよい。

【0037】

カバー検知部５２は、検知データ取得部５１により取得された検知データに基づいて、カバー５の開閉状態を検知する。カバー検知部５２は、ＬｉＤＡＲ６の前方の所定の検知範囲において、ＬｉＤＡＲ６からカバー５までの距離に相当する距離の反射点が所定数以上検知された場合に、カバー５が開いたままであることを検知してもよい。カバー検知部５２は、カバー５が完全に開いている状態（図３～図５）と、カバー５が閉状態に保持されずに浮いている状態（図８～図９）とを区別せずに検知してもよいし、両者を区別して検知してもよい。カバー５が完全に開いている状態では、ＬｉＤＡＲ６によりカバー５の前方の下面が検知され、カバー５が浮いている状態では、ＬｉＤＡＲ６によりカバー５の後方の下面又は側面が検知される。したがって、カバー検知部５２は、ＬｉＤＡＲ６により検知された反射点までの距離に基づいて、カバー５が完全に開いている状態と、カバー５が浮いている状態とを区別して検知してもよい。カバー検知部５２は、カバー５が開いていることを検知すると、図示しない表示部やスピーカーなどを介して、その旨を使用者に報知してもよい。

【0038】

清掃制御部５３は、吸引モータ４３、サイドブラシ８、メインブラシ（図示せず）などによる清掃動作を制御する。清掃制御部５３は、カバー検知部５２によりカバー５が閉じていることが検知された場合は、吸引モータ４３、サイドブラシ８、メインブラシなどを駆動して清掃動作を実行する。清掃制御部５３は、カバー検知部５２によりカバー５が開いていることが検知された場合は、ダストボックス３５が収納部３２に収納されていない可能性があるので、清掃動作を実行しない。これにより、ダストボックス３５が収納部３２に収納されないまま周囲の塵埃を吸引することにより、筐体１の内部に塵埃が散乱してしまうのを防ぐことができる。清掃制御部５３は、清掃を開始する前にカバー検知部５２による検知結果を取得し、カバー５が開いていることが検知されている間は清掃動作を開始しない。また、清掃制御部５３は、清掃中にカバー検知部５２による検知結果を取得し、カバー５が開いていることが検知された場合は清掃動作を強制的に停止し、カバー検知部５２によりカバー５が閉じていることが検知されるまで清掃動作を開始しない。

【0039】

移動制御部５４は、右駆動部４４及び左駆動部４５による筐体１の移動を制御する。移動制御部５４は、地図作製部５０により作成された地図を参照しつつ、段差センサ２４、バンパセンサ４６、ＬｉＤＡＲ６、左上センサ１１、右上センサ１２、左下センサ１３、右下センサ１４などの検知データに基づいて、右駆動部４４及び左駆動部４５を制御する。移動制御部５４は、清掃制御部５３は、カバー検知部５２によりカバー５が開いていることが検知された場合は、筐体１を移動させない。これにより、移動中にカバー５が開閉を繰り返したり、周囲の物体に接触したりして破損してしまうのを防ぐことができる。移動制御部５４は、移動を開始する前にカバー検知部５２による検知結果を取得し、カバー５が開いていることが検知されている間は筐体１を移動させない。また、移動制御部５４は、移動中にカバー検知部５２による検知結果を取得し、カバー５が開いていることが検知された場合は移動を強制的に停止し、カバー検知部５２によりカバー５が閉じていることが検知されるまで移動を開始しない。

【0040】

図１２は、実施の形態に係る制御方法の手順を示すフローチャートである。制御部４０は、清掃開始が指示されるまで待機し（Ｓ１０のＮ）、清掃開始が指示されると（Ｓ１０のＹ）、ＬｉＤＡＲ６による測量を開始する（Ｓ１２）。検知データ取得部５１がＬｉＤＡＲ６から検知データを取得し、カバー検知部５２がカバー５の開閉状態を検知する（Ｓ１４）。カバー検知部５２によりカバー５が開いていることが検知されている間（Ｓ１４のＹ）、清掃制御部５３は、清掃動作を禁止し（Ｓ１６）、カバー５が開いていることをユーザーに報知する（Ｓ１８）。このとき、移動制御部５４は、自律走行型掃除機の移動を禁止してもよい。カバー検知部５２によりカバー５が閉じていることが検知されると（Ｓ１４のＮ）、清掃制御部５３は清掃動作を開始する（Ｓ２０）。このとき、移動制御部５４は、自律走行型掃除機を必要に応じて移動させる。

【0041】

清掃制御部５３は、清掃終了のタイミングが到来すると（Ｓ２２のＹ）、清掃を終了する。清掃終了のタイミングではない場合は（Ｓ２２のＮ）、カバー検知部５２は、清掃中にもカバー５の開閉状態を検知する（Ｓ２４）。カバー検知部５２によりカバー５が開いていることが検知されると（Ｓ２４のＹ）、清掃制御部５３は、清掃動作を強制的に停止し（Ｓ２６）、カバー５が開いていることをユーザーに報知する（Ｓ２８）。このとき、移動制御部５４は、自律走行型掃除機の移動を強制的に停止してもよい。清掃制御部５３は、カバー検知部５２によりカバー５が開いていることが検知されている間（Ｓ２４のＹ）、清掃動作を実行しない。カバー検知部５２によりカバー５が閉じていることが検知された場合（Ｓ２４のＮ）、清掃制御部５３は、清掃動作を実行する（Ｓ３０）。清掃動作が強制的に停止された後、ユーザーがカバー５を閉じた場合は、カバー検知部５２によりカバー５が閉じていることが検知されるので（Ｓ２４のＮ）、清掃制御部５３は、清掃動作を再開する（Ｓ３０）。以上の手順を、清掃終了のタイミングが到来するまで繰り返す。

【0042】

本実施の形態の技術によれば、カバー５が開いていることや、収納部３２にダストボックス３５が収納されていないことを自動的に検知して、自律走行型掃除機による清掃動作や移動を制限することができるので、自律走行型掃除機における不具合の発生を防ぎ、利便性を向上させることができる。また、自律走行型掃除機が走行のために使用するＬｉＤＡＲによってカバー５が開いていることを検知することができるので、カバー５の開閉状態やダストボックス３５の収納状態を検知するためのセンサを新たに搭載する必要がない。これにより、自律走行型掃除機の製造コストを抑えつつ、利便性を向上させることができる。

【0043】

以上、本開示を、実施例をもとに説明した。これらの実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0044】

上述した実施例は当業者が実施可能な最良の形態であるが、以下のように実施することも考えられる。

【0045】

本実施例では、筐体１を上ボデー２、下ボデー３、カバー５を有していると説明したが、筐体１が下ボデー３、カバー５を含む下ボデー３を有している、と定義しても良い。

【0046】

本実施形態の技術は、自律走行型掃除機以外にも、自動運転車、無人航空機、自走式ロボットなど、自走可能な各種の移動体に適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明の自律走行型掃除機は、家庭用の電気掃除機、或いはオフィスや工場等で使用される業務用の電気掃除機等に広く利用することができる。

【符号の説明】

【0048】

１ 筐体、２ 上ボデー、３ 下ボデー、４ バンパ、５ カバー、６ ＬｉＤＡＲ、７ 排気口、８ サイドブラシ、１１ 左上センサ、１２ 右上センサ、１３ 左下センサ、１４ 右下センサ、２４ 段差センサ、３０ リブ、３１ 突起部、３２ 収納部、３３ 凹部、３４ レバー、３５ ダストボックス、４０ 制御部、４１ 通信部、４２ 記憶部、４３ 吸引モータ、４４ 右駆動部、４５ 左駆動部、４６ バンパセンサ、５０ 地図作製部、５１ 検知データ取得部、５２ カバー検知部、５３ 清掃制御部、５４ 移動制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】