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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-24
(54)【発明の名称】ロボット掃除機
(51)【国際特許分類】
A47L 9/28 20060101AFI20220517BHJP
G05D 1/02 20200101ALI20220517BHJP
【ＦＩ】
A47L9/28 E
G05D1/02 H
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021556277
(86)(22)【出願日】2020-03-04
(85)【翻訳文提出日】2021-09-16
(86)【国際出願番号】 KR2020003038
(87)【国際公開番号】W WO2020197119
(87)【国際公開日】2020-10-01
(31)【優先権主張番号】10-2019-0034540
(32)【優先日】2019-03-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502032105
【氏名又は名称】エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド
【氏名又は名称原語表記】ＬＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１２８， Ｙｅｏｕｉ－ｄａｅｒｏ， Ｙｅｏｎｇｄｅｕｎｇｐｏ－ｇｕ， ０７３３６ Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100165191
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 章
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100159259
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 実
(72)【発明者】
【氏名】ソン ピョンコン
(72)【発明者】
【氏名】チェ キュチョン
(72)【発明者】
【氏名】ソン ヨンクク
(72)【発明者】
【氏名】イ チャンヒョン
【テーマコード（参考）】
3B057
5H301
【Ｆターム（参考）】
3B057DA00
3B057DE00
5H301AA01
5H301BB11
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301GG08
5H301GG09
5H301GG10
5H301LL11
(57)【要約】
本発明は、制御部を備える掃除機本体と、前記掃除機本体の上面から突出するように配置され、前記掃除機本体の周辺にレーザを照射して前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する第１検知部と、前記掃除機本体の上側角部の側面と上面に対してそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第２検知部と、前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方周辺に超音波を放射し、その後反射する超音波を用いて前記掃除機本体の前方周辺に位置する障害物を検知する第３検知部と、前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方を撮影する第４検知部とを含むロボット掃除機を開示する。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律走行を制御する制御部を備える掃除機本体と、前記掃除機本体の上面から突出するように配置され、前記掃除機本体の周辺にレーザを照射して前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する第１検知部と、
前記掃除機本体の上側角部の側面と上面に対してそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第２検知部と、
前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方周辺に超音波を放射し、その後反射する超音波を用いて前記掃除機本体の前方周辺に位置する障害物を検知する第３検知部と、
前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方を撮影する第４検知部とを含む、ロボット掃除機。
【請求項2】
前記第２検知部は、前記掃除機本体の上側角部領域の一側と他側にそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第１カメラ部及び第２カメラ部を含む、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項3】
前記制御部は、それぞれ前記第１検知部で測定された情報、前記第１及び第２カメラ部で撮影された映像情報の全部又は一部を組み合わせて走行領域内の現在位置を検知する、請求項２に記載のロボット掃除機。
【請求項4】
前記第２検知部は、前記掃除機本体の上下方向を基準に、前記第１検知部の下側に配置される、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項5】
前記第１検知部は、前記第２検知部の後方に配置される、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項6】
前記第１検知部は、周囲３６０度の範囲に直線状のレーザを照射し、所定の検知距離内に位置する障害物を検知するように構成される、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項7】
前記第３検知部は、前記掃除機本体の上下方向を基準に、前記第４検知部の下側に配置される、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項8】
前記第３検知部は、複数で構成され、それぞれ前記掃除機本体の前方中心線から左右対称の位置に配置される、請求項７に記載のロボット掃除機。
【請求項9】
前記第４検知部は、光軸が前記掃除機本体の前方下側に向かって傾斜して配置され、床から前記掃除機本体の最上部の高さまでの領域を含む映像を撮影できる範囲を有する、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項10】
前記第４検知部は、撮影領域内の物体に関する距離情報を含むデプス画像（depth image）を撮影する、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項11】
前記制御部は、それぞれ前記第１検知部で測定された情報、前記第３検知部で測定された情報、及び前記第４検知部で撮影された映像情報の全部又は一部を組み合わせて前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項12】
自律走行を制御する制御部を備える掃除機本体と、前記掃除機本体の上面から突出するように配置され、前記掃除機本体の周辺にレーザを照射して前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する第１検知部と、
前記掃除機本体の上側角部の側面と上面に対してそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第２検知部とを含む、ロボット掃除機。
【請求項13】
前記第２検知部は、前記掃除機本体の上側角部領域の一側と他側にそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第１カメラ部及び第２カメラ部を含む、請求項１２に記載のロボット掃除機。
【請求項14】
自律走行を制御する制御部を備える掃除機本体と、前記掃除機本体の上面から突出するように配置され、前記掃除機本体の周辺にレーザを照射して前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する第１検知部と、
前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方周辺に超音波を放射し、その後反射する超音波を用いて前記掃除機本体の前方周辺に位置する障害物を検知する第３検知部と、
前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方を撮影する第４検知部とを含む、ロボット掃除機。
【請求項15】
前記第４検知部は、光軸が前記掃除機本体の前方下側に向かって傾斜して配置され、床から前記掃除機本体の最上部の高さまでの領域を含む映像を撮影できる範囲を有する、請求項１４に記載のロボット掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、所定領域を自ら走行しながら床を掃除する機能を実行するロボット掃除機に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、ロボット掃除機は、所定領域を自律走行しながら自ら周辺環境を認識し、その環境に適した掃除機能を実行するように構成されている。ロボット掃除機が実行する掃除機能としては、床領域に存在する塵や異物を吸入して除去する機能が代表的に挙げられる。また、ロボット掃除機は、倉庫、家庭、事務所などの様々な環境で用いられる。
【0003】
一方、ロボット掃除機の中核技術の一つである自律走行は、ロボット掃除機が作業を行う環境において自らの現在位置を正確に認識することにより行われる。
【0004】
一般に、ロボット掃除機が自らの現在位置を認識する方法は、各種センサにより取得した情報を用いてＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Map-Building）作業を行い、その結果として作成される地図情報を用いることにより実現することができる。また、ロボット掃除機は、自律走行特性を用いて家の内部を撮影、監視する機能などを実行することもある。
【0005】
さらに、ロボット掃除機の自律走行が円滑に行われるためには、走行領域内に存在する障害物を検知する技術の開発が必要である。
【0006】
よって、特許文献１（２０１７年１１月２９日）に開示されているように、ロボット掃除機の自律走行と障害物回避機能の実現のために、ロボット掃除機の前方領域を撮影又は検知するセンサの適用が試みられており、そのような試みによりロボット掃除機に適用されるセンサの数も以前より増えている。
【0007】
それと共に、ロボット掃除機の自律走行及び障害物回避性能をさらに向上させるために、ロボット掃除機に適用される様々なセンサの最適化された設計に関する研究が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】韓国公開特許第１０－２０１７－０１３１１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、ロボット掃除機の自律走行及び障害物回避性能をさらに向上させるために、ロボット掃除機に適用される検知部の最適化された構成と配置構造を提供することを第１の目的とする。
【0010】
また、本発明は、ロボット掃除機が現在の自らの位置を認識するために適用される検知部の最適化された構造を提供することを第２の目的とする。
【0011】
さらに、本発明は、ロボット掃除機の障害物回避のために適用される検知部の最適化された構造を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の第１の目的を達成するために、ロボット掃除機は、制御部を備える掃除機本体と、前記掃除機本体の上面から突出するように配置され、前記掃除機本体の周辺にレーザを照射して前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する第１検知部と、前記掃除機本体の上側角部の側面と上面に対してそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第２検知部と、前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方周辺に超音波を放射し、その後反射する超音波を用いて前記掃除機本体の前方周辺に位置する障害物を検知する第３検知部と、前記本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方を撮影する第４検知部とを含む。
【0013】
前記第２検知部は、前記掃除機本体の上側角部領域の一側と他側にそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第１カメラ部及び第２カメラ部を含んでもよい。
【0014】
前記制御部は、それぞれ前記第１検知部で測定された情報、前記第１及び第２カメラ部で撮影された映像情報の全部又は一部を組み合わせて走行領域内の現在位置を検知するようにしてもよい。
【0015】
前記第２検知部は、前記掃除機本体の上下方向を基準に、前記第１検知部の下側に配置されてもよい。
【0016】
前記第１検知部は、前記第２検知部の後方に配置されてもよい。
【0017】
前記第１検知部は、周囲３６０度の範囲に直線状のレーザを照射し、所定の検知距離内に位置する障害物を検知するように構成されてもよい。
【0018】
前記第３検知部は、前記掃除機本体の上下方向を基準に、前記第４検知部の下側に配置されてもよい。
【0019】
前記第３検知部は、複数で構成され、それぞれ前記掃除機本体の前方中心線から左右対称の位置に配置されてもよい。
【0020】
前記第４検知部は、光軸が前記掃除機本体の前方下側に向かって傾斜して配置され、床から前記掃除機本体の最上部の高さまでの領域を含む映像を撮影できる範囲を有するようにしてもよい。
【0021】
前記第４検知部は、撮影領域内の物体に関する距離情報を含むデプス画像（depth image）を撮影するようにしてもよい。
【0022】
前記制御部は、それぞれ前記第１検知部で測定された情報、前記第３検知部で測定された情報、及び前記第４検知部で撮影された映像情報の全部又は一部を組み合わせて前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知するようにしてもよい。
【0023】
本発明の第２の目的を達成するために、ロボット掃除機は、自律走行を制御する制御部を備える掃除機本体と、前記掃除機本体の上面から突出するように配置され、前記掃除機本体の周辺にレーザを照射して前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する第１検知部と、前記掃除機本体の上側角部の側面と上面に対してそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第２検知部とを含む。
【0024】
前記第２検知部は、前記掃除機本体の上側角部領域の一側と他側にそれぞれ傾斜して配置され、前記掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第１カメラ部及び第２カメラ部を含んでもよい。
【0025】
本発明の第３の目的を達成するために、ロボット掃除機は、自律走行を制御する制御部を備える掃除機本体と、前記掃除機本体の上面から突出するように配置され、前記掃除機本体の周辺にレーザを照射して前記掃除機本体の周辺に位置する障害物を検知する第１検知部と、前記掃除機本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方周辺に超音波を放射し、その後反射する超音波を用いて前記掃除機本体の前方周辺に位置する障害物を検知する第３検知部と、前記本体の前面に配置され、前記掃除機本体の前方を撮影する第４検知部とを含む。
【0026】
前記第４検知部は、光軸が前記掃除機本体の前方下側に向かって傾斜して配置され、床から前記掃除機本体の最上部の高さまでの領域を含む映像を撮影できる範囲を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【0027】
前述した解決手段により得られる本発明の効果は次の通りである。
【0028】
第一に、ロボット掃除機の自律走行機能の実行に必要な位置認識のために、掃除機本体の周辺にレーザを照射する第１検知部と、掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第２検知部を配置し、ロボット掃除機の障害物回避のために、第１検知部と、掃除機本体の前方周辺に超音波を放射する第３検知部と、掃除機本体の前方を撮影する第４検知部を配置し、光と超音波のように異なる方式を用いると共に、異なる領域を検知する第１～第４検知部の構成及び配置を用いて、互いの検知機能を補完することにより、ロボット掃除機の自律走行及び障害物回避性能をさらに向上させることができる。
【0029】
第二に、ロボット掃除機の自律走行機能の実行に必要な位置認識のために、掃除機本体の周辺にレーザを照射する第１検知部と、掃除機本体の側方及び上方を共に撮影する第２検知部を配置し、第２検知部が検知できない領域に対して第１検知部から取得される情報を用いることにより、ロボット掃除機の自律走行性能をさらに向上させることができる。
【0030】
第三に、ロボット掃除機の障害物回避機能の実行のために、掃除機本体の周辺にレーザを照射する第１検知部と、掃除機本体の前方周辺に超音波を放射する第３検知部と、掃除機本体の前方を撮影する第４検知部を配置し、第１検知部、第３検知部、第４検知部でそれぞれ検知が不可能又は困難な物体を検知するための相互補完過程を経ることにより、ロボット掃除機の障害物回避性能をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明によるロボット掃除機の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、図面を参照して、本発明によるロボット掃除機についてより詳細に説明する。
【0033】
図１は本発明によるロボット掃除機１００の一例を示す斜視図であり、図２は図１に示すロボット掃除機１００の平面図であり、図３は図１に示すロボット掃除機１００の正面図であり、図４は図１に示すロボット掃除機１００の底面図であり、図５は図３に示すロボット掃除機１００の断面図である。
【0034】
図１～図５に示すように、ロボット掃除機１００は、所定領域を自律走行しながら自ら周辺環境を認識し、その環境に適した掃除機能を実行する。ここで言う掃除機能には、床領域に存在する塵や異物を吸入して除去する機能が含まれる。また、ロボット掃除機１００は、倉庫、家庭、事務所などの様々な環境で用いられる。
【0035】
ロボット掃除機１００は、掃除機本体１１０と、第１検知部１２０と、第２検知部１３０と、第３検知部１４０と、第４検知部１５０とを含む。
【0036】
掃除機本体１１０は、ロボット掃除機１００の自律走行を制御する制御部（図示せず）を備える。また、掃除機本体１１０は、ロボット掃除機１００の走行のためのホイール部１１７を備える。ホイール部１１７により、ロボット掃除機１００は地面Ｇ上を移動することができる。
【0037】
ホイール部１１７は、掃除機本体１１０の下部で地面Ｇと接するように配置され、ロボット掃除機１００の移動方向の転換のために、掃除機本体１１０と垂直な軸を中心に回転可能に構成される。ホイール部１１７は、掃除機本体１１０に複数で構成され、それぞれ独立して駆動される。
【0038】
一方、掃除機本体１１０には、ロボット掃除機１００の駆動のための電源を供給する第１バッテリ１１１ａ及び第２バッテリ１１１ｂが取り付けられる。第１バッテリ１１１ａ及び第２バッテリ１１１ｂは、それぞれが掃除機本体１１０から分離可能に構成されて別途に充電されるようにしてもよく、掃除機本体１１０に取り付けられた状態で充電可能に構成されるようにしてもよい。
【0039】
また、掃除機本体１１０の上面には、ロボット掃除機１００の駆動に関する様々な状態情報を表示してユーザに提供するディスプレイ部１１２が配置される。前記状態情報には、電源状態、清掃状態、清掃モード、動作時間、故障の有無などの様々な情報が含まれる。前記清掃モードには、倉庫や長い廊下などの空間のように障害物が多くない空間を所定のパターンで走行して掃除するモードや、事務所のように様々な障害物が多く存在する空間を所定のパターンを持たずに自律走行して清掃を行うモードが含まれる。
【0040】
また、掃除機本体１１０の上面には、ディスプレイ部１１２と共にロボット掃除機１１０の状態を他の形態で表示するランプ１１３が配置される。ランプ１１３は、様々な色の光を様々な方法で発散するように構成される。
【0041】
例えば、ランプ１１３は、色、明るさ、点滅方法などが異なる光を表示する。よって、ユーザは、ディスプレイ部１１２によるロボット掃除機１００の状態情報の確認が困難な状況でも、ランプ１１３から発散される光により、ロボット掃除機１００の状態情報をより直観的に確認することができる。また、本発明においてはランプ１１３が１つで構成される場合を例に挙げて説明したが、複数で構成され、隣接して配置されるようにしてもよい。
【0042】
また、掃除機本体１１０の底面部の両側には、第１サイドブラシ１８１と第２サイドブラシ１８２が備えられる。第１サイドブラシ１８１及び第２サイドブラシ１８２は、ロボット掃除機１００の垂直軸を中心に回転可能に構成され、ロボット掃除機１００の外側領域の床に存在する塵を掃いてロボット掃除機１００の吸入部１１９に移動させる機能を実行する。第１サイドブラシ１８１と第２サイドブラシ１８２の外周面には、地面Ｇの異物を床から分離させるための複数の第１ブラシ１８１ａと第２ブラシ１８２ａがそれぞれ形成される。
【0043】
吸入部１１９は、塵を含む空気を吸入して掃除するように構成され、図４に示すように、掃除機本体１１０の底部側前半領域に配置される。このような吸入部１１９の構造によれば、床Ｇ領域の角部に存在する異物にさらに近接することができるので、清掃効果が高まる。
【0044】
また、掃除機本体１１０の内部には、図５に示すように、ロボット掃除機１００の吸入部１１９により掃除機本体１１０の内部に集められた異物を収容するための塵ボックス１１５が配置される。さらに、塵ボックス１１５は、比較的粒子が大きな異物と比較的粒子が小さな異物をそれぞれ集塵するように区画形成される第１収容部１１５ａ及び第２収容部１１５ｂを備える。さらに、塵ボックス１１５の上部には、塵ボックス１１５の外部に排出される空気中の異物や塵をフィルタリングする塵フィルタ１１５ｃが装着される。
【0045】
一方、ロボット掃除機１００は、フロントキャスター１１８ａと、第１リアキャスター１１８ｂと、第２リアキャスター１１８ｃとをさらに含む。
【0046】
フロントキャスター１１８ａは、掃除機本体１１０の底部側前端部に配置され、ロボット掃除機１００の走行時にホイール部１１７と共に掃除機本体１１０を支持し、地面Ｇに沿って回転可能に構成される。また、掃除機本体１１０の底部側後端部の両側には、フロントキャスター１１８ａと同様に掃除機本体１１０を支持し、ロボット掃除機１００の走行を補助する第１リアキャスター１１８ｂ及び第２リアキャスター１１８ｃが配置される。
【0047】
第１検知部１２０は、掃除機本体１１０の上面から所定の高さで突出するように配置される。また、第１検知部１２０は、掃除機本体１１０の周辺にレーザを照射することにより、ロボット掃除機１００の走行状態又は停止状態で、掃除機本体１１０の周辺に位置する壁などの障害物を検知するように構成される。例えば、第１検知部１２０は、ライダー（LiDAR）で構成される。ライダーとは、レーザパルスを発射し、その光が周囲の対象物体から反射して戻ってくるものを受信し、物体までの距離などを測定することにより、周辺の状態を精密に描き出す装置である。
【0048】
第２検知部１３０は、掃除機本体１１０の上側角部の側面と上面に対してそれぞれ傾斜して配置されるので、掃除機本体１１０の側方及び上方を共に撮影することができる。例えば、第２検知部１３０は、一般的な撮影用カメラで構成される。また、第２検知部１３０の傾きαは、例えば地面Ｇから３０゜の傾きとなるように配置される。さらに、掃除機本体１１０の内部に配置される第２検知部１３０の傾きαは、掃除機本体１１の外観の傾きより小さく形成されるので、第１検知部１２０から照射されるレーザとの干渉を最小限に抑えることができる。
【0049】
また、第２検知部１３０は、図５に示すように、掃除機本体１１０の上下方向を基準に、第１検知部１２０の下側に配置される。さらに、第１検知部１２０は、第２検知部１３０の後方に配置される。一方、第２検知部１３０は、１つで構成されてもよく、複数で構成され、互いに離隔して配置されてもよい。
【0050】
さらに、第２検知部１３０は、第２検知部１３０を覆うように配置されるウィンドウ１３０’を備える。ウィンドウ１３０’は、赤外線領域を選択的に透過させるフィルタ（図示せず）を備えるので、暗い環境でもロボット掃除機１００の周辺環境に関する映像情報をある程度提供することができる。前記フィルタは、ウィンドウ１３０’ではなく、第２検知部１３０自体に形成されてもよい。
【0051】
さらに、第２検知部１３０は、第１カメラ部１３１と、第２カメラ部１３２とを含む。
【0052】
第１カメラ部１３１及び第２カメラ部１３２は、掃除機本体１１０の上側角部領域の一側と他側にそれぞれ傾斜して配置され、掃除機本体１１０の側方及び上方を共に撮影するように構成される。第１カメラ部１３１及び第２カメラ部１３２は、それぞれ図２に示すように、掃除機本体１１０の前方中心線ＣＬから左右対称の位置に配置される。よって、第１カメラ１３１と第２カメラ１３２により掃除機本体１１０の周辺環境のより広い領域を含むように撮影することができ、その結果、第１カメラ１３１と第２カメラ１３２により撮影される映像を用いて得られる情報の量をさらに増加させることができる。なお、ロボット掃除機１００の前方とは、掃除機本体１１０が正方向Ｆに走行する側、すなわち掃除機本体１１０の前方を意味し、ロボット掃除機１００の後方［すなわち、正方向Ｆの反対となる逆方向Ｒ］とは、掃除機本体１１０の後方を意味する。
【0053】
第３検知部１４０は、掃除機本体１１０の前面に配置され、掃除機本体１１０の前方周辺に超音波を放射し、その後反射する超音波を受信することにより、掃除機本体１１０の周辺に位置する障害物との距離及び方向を検知することができる。また、第３検知部１４０は、図３に示すように、複数で構成される。例えば、第３検知部１４０は、掃除機本体１１０の前方中心線ＣＬから左右対称の位置に配置される第１超音波センサ１４１、第２超音波センサ１４２、第３超音波センサ１４３、第４超音波センサ１４４、第５超音波センサ１４５、第６超音波センサ１４６の計６つで構成され、掃除機本体１１０の前方中心線ＣＬを基準に、左右６０゜の範囲内で所定間隔離隔して互いに対称の位置に配置される。
【0054】
第４検知部１５０は、掃除機本体１１０の前面に配置され、掃除機本体１１０の前方を撮影するように構成される。また、第４検知部１５０は、ロボット掃除機１００の走行状態又は停止状態で、撮影領域内に存在する物体に関する距離情報を含むデプス画像を撮影するように構成される。よって、第４検知部１５０により行われる障害物検知の精度を向上させることができる。例えば、第４検知部１５０は、前記デプス画像を用いて、ロボット掃除機１００の前方に位置する小さく薄い障害物や敷居などを検知し、反射度が低い黒色の物体や透明な物体も一部認識することができる。また、第４検知部１５０により撮影される映像は、カラー又は白黒で取得されて用いられる。さらに、第３検知部１４０は、図３に示すように、掃除機本体１１０の上下方向を基準に、第４検知部１５０の下側に配置される。
【0055】
【0056】
図６及び図７は図１に示す第１検知部１２０から照射されるレーザの形態を概念的に示す正面図及び平面図であり、図８は図１に示す第２検知部１３０で撮影される映像の範囲を示す概念図であり、図９は図１に示す第３検知部１４０から放射される超音波の形態を概念的に示す斜視図であり、図１０は図１に示す第４検知部１５０で撮影される映像の範囲を概念的に示す断面図である。
【0057】
まず、図６及び図７に示すように、第１検知部１２０は、第１検知部１２０の周囲３６０度の範囲に直線状のレーザ１２０ａを照射し、所定の検知距離、例えば１５ｃｍ～１１００ｃｍ以内に位置するロボット掃除機１００の周辺の障害物を検知するように構成される。また、第１検知部１２０は、前記３６０度のレーザ照射範囲内で０．２５度ずつ間隔をおいて照射することにより、周辺の障害物を検知することができる。
【0058】
次に、図８に示すように、第２検知部１３０は、掃除機本体１１０の上側角部領域の一側と他側から、それぞれ掃除機本体１１０の側方及び上方を共に撮影して第１カメラ部映像１３１ａ及び第２カメラ部映像１３２ａを取得するように構成される。
【0059】
次に、図９に示すように、第３検知部１４０は、掃除機本体１１０の前方周辺に超音波を放射し、反射して戻ってくる超音波を受信することにより、掃除機本体１１０の前方周辺に位置する障害物を検知することができる。例えば、第３検知部１４０は、５ｃｍ～３０ｃｍの範囲の検知距離を有し、図９に示す形態の超音波検知領域１４０ａを形成する。
【0060】
最後に、図１０に示すように、第４検知部１５０は、第４検知部１５０の光軸１５０’が掃除機本体１１０の前方下側に向かって傾斜して配置される。例えば、第４検知部１５０の傾きβが地面Ｇに向かって１０゜傾斜した形態である。
【0061】
このように、第４検知部１５０は、床Ｇから最上部の高さＨまでの領域を含む映像を撮影できる範囲、すなわち画角（angle of view）１５０ａを有するように構成される。例えば、第４検知部１５０で撮影される映像は、７４度（horizontal width）、５８度（vertical height）、８８度（distance from scene to lens）の画角を有する。また、第４検知部１５０による障害物検知距離が１０ｃｍ～１００ｃｍの範囲となるように形成される。
【0062】
このような第４検知部１５０の構成によれば、図１０に示すように、ロボット掃除機１００の前方下側に発生する撮影不可領域（dead zone）Ｄを減らすことができ、ロボット掃除機１００に近接した領域に存在する床Ｇの障害物を検知することができ、ロボット掃除機１００の前方上側では、ロボット掃除機１００が通過できない高さに存在する障害物を検知することができる。
【0063】
【0064】
【0065】
図１１及び図１２に示すように、まず第１検知部１２０は、第１検知部１２０が配置された高さと同じ高さに位置する障害物のみ検知することができ、レーザなどの光を用いるセンサであるので、光が反射しにくい暗い物体や透明な物体は検知することができない。また、第２検知部１３０は、画角から外れた領域に対しては撮影できない状況が発生し得る。
【0066】
さらに、第３検知部１４０は、光が反射しにくいために第１検知部１２０や第４検知部１５０などの光センサでは検知が難しい黒色の暗い物体や、ガラスなどの透明な物体を検知することができる。しかし、第３検知部１４０は、音波を吸収する布製やスポンジ製の物体や、角が尖った物体や、２ｃｍ以下の薄い形態の物体を検知することは困難である。
【0067】
また、第４検知部１５０は、光センサであり、ロボット掃除機１００の前面部の上下端に位置する障害物を検知することができる。さらに、光センサであるが、デプス画像を用いることにより、物体の端面ではなく、全面を全て検知することができ、反射度が低い暗い物体や透明な物体も一部認識することができる。
【0068】
ここで、制御部は、それぞれ第１検知部１２０で測定された情報、第１カメラ部１３１及び第２カメラ部１３２で撮影された映像情報の全部又は一部を組み合わせてロボット掃除機１００の走行領域内の現在位置を検知することができる。例えば、制御部は、掃除機本体１１０の上面の左右両側に配置される第１カメラ部１３１及び第２カメラ部１３２で撮影できない領域における周辺の物体との距離情報を第１検知部１２０により測定し、ロボット掃除機１００の位置認識のためのデータ作成に用いる。
【0069】
また、ロボット掃除機１００の制御部は、それぞれ第１検知部１２０で測定された情報、第３検知部１４０で測定された情報、及び第４検知部１５０で撮影された映像情報の全部又は一部を組み合わせて掃除機本体１１０の周辺に位置する障害物を検知することができる。例えば、光を用いる第４検知部１５０は、掃除機本体１１０の前方を撮影し、超音波を用いる第３検知部１４０が検知できない障害物を検知することができる。また、第４検知部１４０は、掃除機本体１１０の上面から突出するように配置される第１検知部１２０では検知することが困難な掃除機本体の前方の上下端に位置する障害物を検知し、第１検知部１２０の検知不可領域を補完することができる。
【0070】
前述した本発明のロボット掃除機１００によれば、光と超音波のように異なる方式を用いると共に、異なる領域を検知する第１検知部１２０、第２検知部１３０、第３検知部１４０、第４検知部１５０の最適化された構成と配置を用いて、第１検知部１２０、第２検知部１３０、第３検知部１４０、第４検知部１５０の互いの検知機能の不足を補完することにより、工場、事務所などのように地形が複雑で障害物が多い環境や、光の量が多くない暗い環境でも、ロボット掃除機１００の自律走行及び障害物回避性能を安定して実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【0071】
本発明は、自律走行機能を有するロボット掃除機に関する産業分野において有用である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】