自走式掃除機
【課題】 正確に壁際に沿って走行することができ、壁際の塵埃を好適に除去することが可能な自走式掃除機の提供を課題とする。
【解決手段】 超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）を用いて前方の障害物（壁Ｗ）に対して垂直となるように本体ＢＤの向きを補正し、その状態で本体ＢＤを９０度旋回させた後、横壁センサ３６（３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ）を用いて本体ＢＤの向きが障害物（壁Ｗ）に対して平行になるように補正する２段階の向き補正を行うように構成されているため、本体を壁に対して正確に平行とすることができ、壁際走行を正確に行わせることが可能となる。
【解決手段】 超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）を用いて前方の障害物（壁Ｗ）に対して垂直となるように本体ＢＤの向きを補正し、その状態で本体ＢＤを９０度旋回させた後、横壁センサ３６（３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ）を用いて本体ＢＤの向きが障害物（壁Ｗ）に対して平行になるように補正する２段階の向き補正を行うように構成されているため、本体を壁に対して正確に平行とすることができ、壁際走行を正確に行わせることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動機構と掃除機構とを具備する自走式掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除動作を行う掃除機構とを具備する自走式掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような自走式掃除機のなかで、自動走行を行い、室内の障害物を検知する毎に方向転換を行いながら清掃動作を行う自走清掃を行うことが可能な自走式掃除機が提案されている。
【特許文献１】特開平０５−０４６２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような自走清掃を行う自走式掃除機とした場合、特に、室内の壁際等に沿って正確に本体を走行させなければ、同壁際の塵埃を好適に除去することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたものであり、正確に壁際に沿って走行することができ、壁際の塵埃を好適に除去することが可能な自走式掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項２にかかる発明は、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知するとともに同障害物までの距離を計測する前方障害物センサと、側方の障害物を検知し、同障害物までの距離に応じたセンサ出力値を発生する横壁センサとを具備する自走式掃除機において、
上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、
上記横壁センサとして、本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備しており、
上記３箇所に配置された前方障害物センサを用いて、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、
上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、上記前横壁センサおよび上記後横壁センサを用いて、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段とを具備する構成としてある。
【０００６】
上記のように構成した請求項２にかかる発明において、自走式掃除機は、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知する前方障害物センサと、側方の障害物を検知する横壁センサとを具備しており、上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面略中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、上記横壁センサとして本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備している。
【０００７】
そして、自走式掃除機は、上記３箇所に配置された前方障害物センサを用いて、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、上記前横壁センサおよび上記後横壁センサを用いて、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段とを具備している。上記垂直補正手段により本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正した後、ジャイロセンサを用いて９０度本体を旋回させることにより、本体の向きが同障害物と略平行になるが、その後さらに、上記水平補正手段を用いることにより、本体の向きが障害物に対して正確に平行となるのである。このように２段階の位置補正手段を用いることにより、本体を壁に対して正確に平行とすることができ、壁際走行を正確に行わせることが可能となる。そのため、壁際の塵埃を好適に除去することが可能となる。また、上記前方障害物センサおよび上記横壁センサのいずれかが不能となってしまった場合であっても、有効な一のセンサを用いて本体の向きの補正を行うことが可能となる。
【０００８】
また、請求項３にかかる発明は、上記垂直補正手段が、本体が上記障害物に向かって走行中、右側の前方障害物センサにて同障害物が検知されたときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、左側の前方障害物センサにて上記障害物が検知されたときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させる構成としてある。
上記のように構成した請求項３にかかる発明において、本体の右側に配置された前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたとき、すなわち、本体が同障害物に対して左向きに傾いているときには、本体を右回りに旋回させることにより、同障害物に対して垂直となるように補正し、また、本体の左側に配置された前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたとき、すなわち、本体が同障害物に対して右向きに傾いているときには、本体を左回りに旋回させることにより、同障害物に対して垂直となるように補正することが可能となる。
【０００９】
また、請求項４にかかる発明は、上記水平補正手段は、左側の前横壁センサのセンサ出力値が左側の後横壁センサのセンサ出力値よりも大きいとき、または、右側の後横壁センサのセンサ出力値が右側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、右側の前横壁センサのセンサ出力値が右側の後横壁センサの出力値よりも大きいとき、または、左側の後横壁センサのセンサ出力値が左側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させる構成としてある。
上記のように構成した請求項４にかかる発明において、前横壁センサと後横壁センサとのいずれかが障害物に対して近くなっており、これに起因して一方のセンサ出力値が大きくなっているときに、本体を旋回させることにより、障害物に対して平行となるように本体の向きを補正することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように請求項２にかかる発明によれば、壁際走行を正確に行わせることが可能となり、結果、壁際の塵埃を好適に除去することが可能となる。
また、請求項３にかかる発明によれば、同障害物に対して垂直となるように補正することが可能となる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、障害物に対して平行となるように本体の向きを補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）自走式掃除機の外観：
（２）自走式掃除機の内部構成：
（３）自走式掃除機の動作：
（４）まとめ：
【００１２】
（１）自走式掃除機の外観：
図１は、本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図であり、図２は、図１に示した自走式掃除機の裏面図である。なお、図１において、矢印Ａにより示した方向が自走式掃除機の前進時の進行方向である。図１に示すように、本発明にかかる自走式掃除機１０は、略円柱形状の本体ＢＤを備えており、本体ＢＤの裏側に設けられた２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌ（図２参照）が個別に駆動されることにより、直進、後退および所定の回転軸を中心とした旋回を行うことが可能となっている。また、本体ＢＤの前面側中央部分には、撮像センサとしての赤外線ＣＣＤセンサ７３が設けられている。
【００１３】
また、赤外線ＣＣＤセンサ７３の下側には、前方障害物センサとしての３つの超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）が設けられている。超音波センサ３１は、超音波を発生する発信部と、同発信部から発せられ、前方の壁に反射して戻ってくる超音波を受信する受信部とを備え、発信部から発せられた超音波が受信部により受信されるまでの時間から、壁までの距離を算出することができるようになっている。これら３つの超音波センサ３１のうち、本体ＢＤの前面中央部に超音波センサ３１ｂが設けられており、進行方向右側には超音波センサ３１ａ、進行方向左側には超音波センサ３１ｃがそれぞれ設けられている。右側の超音波センサ３１ａと左側の超音波センサ３１ｃは、中央の超音波センサ３１ｂよりも後方に配置されている。
【００１４】
また、本体ＢＤの前面側の左右両側には、人体センサとしての焦電センサ３５（３５ａ、３５ｂ）がそれぞれ設けられている。焦電センサ３５ａ、３５ｂは、人体から発生する赤外線を検出することにより、本体ＢＤの近傍に存在する人物を検知することが可能である。なお、図１には示していないが、本体ＢＤの裏側の左右両側にも、焦電センサ３５（３５ｃ、３５ｄ）がそれぞれ設けられており、本体ＢＤの周囲３６０°が検出範囲となるように構成されている。
また、本体ＢＤの前面側の左右両側には、後述するフォトリフレクタからなる前横壁センサ３６Ｆ（３６ＦＲ、３６ＦＬ）がそれぞれ設けられている。このフォトリフレクタは、側方の壁を検出し、走行時に同壁と所定間隔を維持するためのものであり、また、後述する自動充電を行う際に、充電装置の検出を行うために用いられるものである。なお、図１には示していないが、本体ＢＤの背面側の左右両側にもフォトリフレクタからなる後横壁センサ３６Ｒ（３６ＲＲ、３６ＲＬ）がそれぞれ設けられている。これらの横壁センサ３６は、いずれも、側方の壁までの距離が近くなる程、大きなセンサ出力値を発生する。
【００１５】
図２において、本体ＢＤの裏側中央の左右両端部には、２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌがそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側の前側（進行方向側）には、３つの補助輪１３がそれぞれ設けられている。さらに、本体ＢＤの裏側の右上、右下、左上、左下には、路面の凹凸や段差を検知する段差センサ１４がそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側中央より下側には、メインブラシ１５が設けられている。このメインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２（図示せず）により回転駆動され、路面上の塵埃を掻き出すことができる。また、メインブラシ１５が取り付けられている部分の開口は、吸引口であり、メインブラシ１５により塵埃を掻き出しながら、同掻き出された塵埃が吸引口に吸引されるようになっている。また、本体ＢＤの裏側の右上および左上側には、サイドブラシ１６がそれぞれ設けられている。
なお、本発明にかかる自走式掃除機１０は、図１および図２に示した超音波センサ３１、焦電センサ３５、段差センサ１４、横壁センサ３６の他にも各種のセンサを備えているが、それらについては、後に図面（図３）を用いて説明する。
【００１６】
（２）自走式掃除機の内部構成：
図３は、図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。同図において、本体ＢＤには、制御部としてＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ２２がバス２４を介して接続されている。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に記憶されている制御プログラムおよび各種パラメ−タテ−ブルに従い、ＲＡＭ２２をワ−クエリアとして使用して各種の制御を実行する。
【００１７】
本体ＢＤは、バッテリ−２７を有しており、ＣＰＵ２１は、バッテリ−監視回路２６を介してバッテリ−２７の残量をモニタ−可能となっている。また、バッテリ−２７は、上述した充電装置１００から充電を行うための充電端子２７ａを備えている。この充電端子２７ａには、充電装置１００の給電端子１０２ａが接続されて充電が行われる。バッテリー監視回路２６は主にバッテリー２７の電圧を監視して残量を検知する。また、本体ＢＤはバス２４と接続する音声回路２９ａを有しており、同音声回路２９ａにて生成した音声信号に応じてスピーカ２９ｂが音声を発する。
【００１８】
また、本体ＢＤは、前方障害物センサとしての超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）と、人体センサとしての焦電センサ３５（３５ａ〜３５ｄ）と、段差センサ１４とをそれぞれ備えている（図１、図２参照）。また、本体ＢＤは、側方の壁を検出する横壁センサ３６（３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ）を備えている。これらの横壁センサ３６は、赤外線を発する出光部と壁により反射した赤外線を受光する受光部とを具備するフォトリフレクタからなるものであるが、本発明に適用される横壁センサとしては、他に超音波センサ等を用いることが可能である。さらに、本体ＢＤは、上記他のセンサとして、ジャイロセンサ３７を備えている。ジャイロセンサ３７は、本体ＢＤの進行方向の変化に起因する角速度の変化を検出する角速度センサ３７ａを備え、角速度センサ３７ａにより検出されたセンサ出力値を積算することにより本体ＢＤの向いている方向角を検出することが可能である。
【００１９】
本発明にかかる自走式掃除機１０は、駆動機構として、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌ
、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌ、および、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌと上述した駆動輪１２Ｒ、１２Ｌとの間に介装される図示しないギアユニットとを備えている。駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌは、旋回走行を行う際に回転方向と回転角度とが、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌによって詳細に駆動制御される。各モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌは、ＣＰＵ２１からの制御指示に応じて対応する駆動信号を出力する。なお、ギアユニットや駆動輪１２Ｒ、１２Ｌは各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
【００２０】
また、本体ＢＤは、ロ−タリ−エンコ−ダ３８を具備している。このロ−タリ−エンコ−ダ３は、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌと一体的に取り付けられており、駆動輪１２Ｒ、１２Ｌの回転数から、本体ＢＤの走行距離を算出することができるようになっている。
なお、ロータリーエンコーダは駆動輪と直結させず、駆動輪の近傍に自由回転可能な従動輪を取り付け、同従動輪の回転量をフィードバックさせることによって駆動輪にスリップが生じているような場合でも現実の回転量を検知できるようにしても良い。また、加速度センサ４４はＸＹＺ三軸方向における加速度を検知し、検知結果を出力する。ギアユニットや駆動輪は各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
【００２１】
本発明にかかる自走式掃除機１０における掃除機構は、本体ＢＤの裏面側に設けられた２のサイドブラシ１６（図２参照）と、本体ＢＤの裏面中央部分に設けられたメインブラシ１５（図２参照）と、同メインブラシ１５により掻き出される塵埃を吸引してダストボックス内に格納する吸引ファン（図示せず）とから構成されている。メインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２により駆動され、また、上記吸引ファンは、吸引モ−タ５５により駆動される。メインブラシモ−タ５２、吸引モ−タ５５には、それぞれモ−タドライバ５４、５６から駆動電力が供給される。メインブラシ１５を使用した清掃は、床面の状況やバッテリ−の状況やユ−ザ−の指示等に応じてＣＰＵ２１が適宜判断して制御するようにしている。
【００２２】
本体ＢＤは、無線ＬＡＮモジュ−ル６１を有しており、ＣＰＵ２１は、所定のプロトコルに従って外部ＬＡＮと無線によって通信可能となっている。無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、図示しないアクセスポイントの存在を前提として、同アクセスポイントは、ル−タ等を介して外部の広域ネットワ−ク（例えば、インタ−ネット）に接続可能な環境となっていることとする。従って、インタ−ネットを介した通常のメ−ルの送受信やＷＥＢサイトの閲覧といったことが可能である。なお、無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、規格化されたカ−ドスロットと、同スロットに接続された規格化された無線ＬＡＮカ−ド等から構成されている。むろん、カ−ドスロットは、他の規格化されたカ−ドを接続することも可能である。
【００２３】
また、本体ＢＤは、赤外線ＣＣＤセンサ７３と、赤外線光源７２とを備えている。赤外線ＣＣＤセンサ７３にて生成された撮像信号は、バス２４を介してＣＰＵ２１に送出され、ＣＰＵ２１にて同撮像信号を対象とした各種処理が行われる。赤外線ＣＣＤセンサ７３は、正面を撮像可能な光学系を有しており、同光学系にて実現される視野から入力される赤外線に応じて電気信号を生成する。具体的には、上記光学系による結像位置における各画素に対応して配列された多数のフォトダイオードが備えられ、各フォトダイオードが入力された赤外線の電気エネルギ−に応じた電気信号を生成する。そして、ＣＣＤ素子は、画素毎に生成した電気信号を一時的に記憶し、各画素について電気信号が連続する撮像信号を生成する。そして、同生成された撮像信号を適宜、ＣＰＵ２１に対して出力する。
【００２４】
（３）自走式掃除機の動作：
次に、本発明にかかる自走式掃除機１０の動作について説明する。
本発明にかかる自走式掃除機１０は、ＲＯＭ２３等に予め記憶された制御プログラムに従って自動走行しながら掃除を行うことが可能なように構成されている。自動走行しながらの清掃中に、壁や床面の凹凸がセンサにより検知されたときには、上述した制御プログラムに基づいて、走行制御が行われる。本実施形態においては、図４に示すように、自走式掃除機１０が直進走行と９０度旋回とを繰り返し、室内をジグザグ走行する場合について説明する。この場合、直進走行中に前方に壁等の障害物が検知されたときには、後述する位置補正処理を行い、前方の壁に対して垂直となるように本体の向きを補正した後に９０度旋回し、その後、同壁に対して正確に平行となるように本体の向きを再度、補正する処理を行う。
【００２５】
以下、実施形態にかかる自走式掃除機１０により実行される位置補正処理を、図５に示すフロ−チャ−トに基づいて説明する。図５は、位置補正処理の流れを示すフロ−チャ−トである。まず、ステップＳ１００において前方の障害物を検知したか否かを判定する。この処理において、本体の直進走行中に前方の障害物（壁等）が、３つの超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）のいずれかにより検知されたか否かを判定する。前方の障害物を検知しない、すなわち、３つの超音波センサ３１のいずれにも障壁物が検知されなかった場合には処理をステップＳ１００に戻す。
【００２６】
一方、ステップＳ１００において前方の障害物を検知したと判定した場合、次に、ステップＳ１１０において、右側の超音波センサで検知したか否かを判定する。すなわち、３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、進行方向右側に配置された超音波センサ３１ａにより前方の障害物が検知されたか否かを判定する。右側の超音波センサで検知したと判定した場合、本体ＢＤの進行方向は、障害物に対して垂直よりも左側に傾いていることになるので、次のステップＳ１２０において本体ＢＤを右回りに所定角度（例えば、１度）だけ旋回させる処理を行い、本体ＢＤの向きを同障害物に対して垂直に近づける。
【００２７】
ステップＳ１２０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１３０において左側の超音波センサが反応したか否かを判定する。この処理において、左側の超音波センサ３１ｃにより上記前方の障害物が検知されたか否かを判定する。右側の超音波センサ３１ａにより障害物が検知された状態で、このステップＳ１３０の処理により左側の超音波センサ３１ｃにも同障害物が検知されるということは、右側の超音波センサ３１ａと左側の超音波センサ３１ｃから同障害物までの距離が等しいということであり、本体ＢＤの向きが同障害物に対して垂直になっているということである。ステップＳ１３０において左側の超音波センサが反応していないと判定した場合には、処理をステップＳ１２０に戻す一方、左側の超音波センサが反応したと判定した場合には、処理を後述するステップＳ１８０に進める。
【００２８】
上述したステップＳ１１０において右側の超音波センサで前方の障害物を検知したと判定しなかった場合、次に、ステップＳ１４０において中央の超音波センサ３１ｂにより前方の障害物が検知されたか否かを判定する。３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、中央の超音波センサ３１ｂが最初に障害物を検知した場合、本体ＢＤの向きが同障害物に対して垂直になっているということである。ステップＳ１４０において中央の超音波センサで前方の障害物を検知したと判定した場合には、処理を後述するステップＳ１８０に進める。
【００２９】
一方、ステップＳ１４０において中央の超音波センサで前方の障害物を検知していないと判定した場合、次に、ステップＳ１５０において左側の超音波センサで検知したか否かを判定する。この処理において、３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、進行方向左側に配置された超音波センサ３１ｃにより前方の障害物を検知したか否かを判定する。左側の超音波センサで検知した場合、本体ＢＤの進行方向は、障害物に対して垂直よりも右側に傾いていることになるので、次のステップＳ１６０にといて本体ＢＤを左回りに所定角度だけ旋回させる処理を行い、本体ＢＤの向きを同障害物に対して垂直に近づける。
【００３０】
ステップＳ１６０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１７０において右側の超音波センサが反応したか否かを判定する。この処理において、右側の超音波センサ３１ａにより上記前方の障害物が検知されたか否かを判定する。右側の超音波センサが反応していないと判定した場合、処理をステップＳ１６０に戻す一方、反応したと判定した場合、処理をステップＳ１８０に進める。
【００３１】
ステップＳ１８０において、本体ＢＤを９０度旋回させる。この処理において、ジャイロセンサ３７により本体ＢＤの向いている方向角を検出しつつ本体ＢＤを旋回させ、９０度旋回したときに本体ＢＤの旋回を停止させる。
ステップＳ１８０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１９０において、左側の前横壁センサまたは右側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっているか否かを判定する。この処理おいて、左側の前横壁センサである前横壁センサ３６ＦＬのセンサ出力値が、左側の後横壁センサ３６ＲＬのセンサ出力値よりも大きいか、または、右側の後横壁センサである後横壁センサ３６ＲＲのセンサ出力値が、右側の前横壁センサ３６ＦＲよりも大きいかを判定する。このようなセンサ出力値の差異が発生するということは、本体ＢＤの向きが左側に傾いていることに起因する。
【００３２】
ステップＳ１９０において、左側の前横壁センサまたは右側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていると判定した場合、上述したように本体ＢＤの向きが左側に傾いていることになるので次のステップＳ２００において本体ＢＤを所定角度だけ右回りに旋回させて、その後、処理をステップＳ１９０に戻す。
【００３３】
一方、左側の前横壁センサまたは右側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていないと判定した場合、次に、ステップＳ２１０において、右側の前横壁センサまたは左側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっているか否かを判定する。この処理において、右側の前横壁センサである前横壁センサ３６ＦＲのセンサ出力値が、右側の後横壁センサ３６ＲＲのセンサ出力値よりも大きいか、または、左側の後横壁センサである後横壁センサ３６ＲＬのセンサ出力値が、左側の前横壁センサ３６ＦＬよりも大きいかを判定する。このようなセンサ出力値の差異が発生するということは、本体ＢＤの向きが右側に傾いていることに起因する。
【００３４】
ステップＳ２１０において、右側の前横壁センサまたは左側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていると判定した場合、上述したように本体ＢＤの向きが右側に傾いていることになるので次のステップＳ２２０において本体ＢＤを所定角度だけ左回りに旋回させて、その後、処理をステップＳ１９０に戻す。一方、右側の前横壁センサまたは左側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていないと判定した場合、本体ＢＤが右側にも左側にも傾いておらず、障害物に対して平行になっているので、本体ＢＤの旋回は行わず、そのまま位置補正処理を終了させる。
【００３５】
以下、図５に示した位置補正処理が実行されているときの具体例を図６、図７を用いて説明する。まず、障害物としての壁Ｗに向かって走行中、超音波センサ３１により壁Ｗが検知されると（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、どの超音波センサにて検知されたかを判定する（ステップＳ１１０、Ｓ１４０、Ｓ１５０）。図６において、本体ＢＤの向きは、壁Ｗに対して垂直よりも左側に傾いており、その結果、右側の超音波センサが先に検知されることとなる（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）。
【００３６】
その後、本体ＢＤの向きを補正するために、図６中、白抜きの矢印にて示すように微小角度（Δθ）だけ右回りに本体ＢＤを旋回させる。その結果、左側の超音波センサ３１ｃにも壁Ｗに対する反応があったら、本体ＢＤの向きが壁Ｗに対して垂直になったとして、本体ＢＤを９０度旋回させる（ステップＳ１８０）。
【００３７】
このステップＳ１８０の処理は、ジャイロセンサ３７を用いて行われるが、ジャイロセンサ３７の計測誤差等に起因して正確に９０度旋回とはならず、例えば、図７に示すように壁Ｗと完全に平行にならない場合がある。図７に示した例では、前横壁センサ３６ＦＬが、後横壁センサ３６ＲＬと比較して壁Ｗから近く、そのため、センサ出力値も前横壁センサ３６ＦＬの方が大きくなる。この場合は、本体ＢＤを右回りに微小角度（Δθ）だけ旋回させ（ステップＳ２００）、本体ＢＤの向きが壁Ｗに対して平行になるようにする。
【００３８】
上述した実施形態においては、前方障害物センサが超音波センサである場合について説明したが、本発明に適用される前方障害物センサとしては、前方の障害物を検知することができるものであれば、超音波センサに限定されるものではなく、赤外線の出光部と受光部とを具備する赤外線センサ（フォトリフレクタ）等であってもよい。また、実施形態では、横壁センサがフォトリフレクタである場合について説明したが、この横壁センサについても、側方の壁等の障害物を検知することができるものであれば、特に限定されるものではなく、超音波センサ等であってもよい。
【００３９】
（４）まとめ：
以上、説明したように、実施形態にかかる自走式掃除機では、超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）を用いて前方の障害物（壁Ｗ）に対して垂直となるように本体ＢＤの向きを補正し、その状態で本体ＢＤを９０度旋回させた後、横壁センサ３６（３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ）を用いて本体ＢＤの向きが障害物（壁Ｗ）に対して平行になるように補正する２段階の向き補正を行うように構成されているため、本体を壁に対して正確に平行とすることができ、壁際走行を正確に行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図である。
【図２】図１に示した自走式掃除機の裏面図である。
【図３】図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。
【図４】自走式掃除機が走行する走行順路の一例を示す図である。
【図５】自走式掃除機において実行される位置補正処理の流れを示すフロ−チャ−トである。
【図６】図５に示した位置補正処理を説明するための説明図である。
【図７】図５に示した位置補正処理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…自走式掃除機
１２Ｒ、１２Ｌ…駆動輪
１４…段差センサ
２１…ＣＰＵ
２２…ＲＡＭ
２３…ＲＯＭ
２６…バッテリ−監視回路
２７…バッテリ−
２７ａ…充電端子
３１（３１ａ〜３１ｃ）…超音波センサ
３５（３５ａ〜３５ｄ）…焦電センサ
３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ…横壁センサ
３７…ジャイロセンサ
３７ａ…角速度センサ
３８…ロ−タリ−エンコ−ダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動機構と掃除機構とを具備する自走式掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除動作を行う掃除機構とを具備する自走式掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような自走式掃除機のなかで、自動走行を行い、室内の障害物を検知する毎に方向転換を行いながら清掃動作を行う自走清掃を行うことが可能な自走式掃除機が提案されている。
【特許文献１】特開平０５−０４６２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような自走清掃を行う自走式掃除機とした場合、特に、室内の壁際等に沿って正確に本体を走行させなければ、同壁際の塵埃を好適に除去することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたものであり、正確に壁際に沿って走行することができ、壁際の塵埃を好適に除去することが可能な自走式掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項２にかかる発明は、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知するとともに同障害物までの距離を計測する前方障害物センサと、側方の障害物を検知し、同障害物までの距離に応じたセンサ出力値を発生する横壁センサとを具備する自走式掃除機において、
上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、
上記横壁センサとして、本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備しており、
上記３箇所に配置された前方障害物センサを用いて、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、
上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、上記前横壁センサおよび上記後横壁センサを用いて、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段とを具備する構成としてある。
【０００６】
上記のように構成した請求項２にかかる発明において、自走式掃除機は、操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知する前方障害物センサと、側方の障害物を検知する横壁センサとを具備しており、上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面略中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、上記横壁センサとして本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備している。
【０００７】
そして、自走式掃除機は、上記３箇所に配置された前方障害物センサを用いて、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、上記前横壁センサおよび上記後横壁センサを用いて、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段とを具備している。上記垂直補正手段により本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正した後、ジャイロセンサを用いて９０度本体を旋回させることにより、本体の向きが同障害物と略平行になるが、その後さらに、上記水平補正手段を用いることにより、本体の向きが障害物に対して正確に平行となるのである。このように２段階の位置補正手段を用いることにより、本体を壁に対して正確に平行とすることができ、壁際走行を正確に行わせることが可能となる。そのため、壁際の塵埃を好適に除去することが可能となる。また、上記前方障害物センサおよび上記横壁センサのいずれかが不能となってしまった場合であっても、有効な一のセンサを用いて本体の向きの補正を行うことが可能となる。
【０００８】
また、請求項３にかかる発明は、上記垂直補正手段が、本体が上記障害物に向かって走行中、右側の前方障害物センサにて同障害物が検知されたときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、左側の前方障害物センサにて上記障害物が検知されたときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させる構成としてある。
上記のように構成した請求項３にかかる発明において、本体の右側に配置された前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたとき、すなわち、本体が同障害物に対して左向きに傾いているときには、本体を右回りに旋回させることにより、同障害物に対して垂直となるように補正し、また、本体の左側に配置された前方障害物センサにて前方の障害物が検知されたとき、すなわち、本体が同障害物に対して右向きに傾いているときには、本体を左回りに旋回させることにより、同障害物に対して垂直となるように補正することが可能となる。
【０００９】
また、請求項４にかかる発明は、上記水平補正手段は、左側の前横壁センサのセンサ出力値が左側の後横壁センサのセンサ出力値よりも大きいとき、または、右側の後横壁センサのセンサ出力値が右側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、右側の前横壁センサのセンサ出力値が右側の後横壁センサの出力値よりも大きいとき、または、左側の後横壁センサのセンサ出力値が左側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させる構成としてある。
上記のように構成した請求項４にかかる発明において、前横壁センサと後横壁センサとのいずれかが障害物に対して近くなっており、これに起因して一方のセンサ出力値が大きくなっているときに、本体を旋回させることにより、障害物に対して平行となるように本体の向きを補正することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように請求項２にかかる発明によれば、壁際走行を正確に行わせることが可能となり、結果、壁際の塵埃を好適に除去することが可能となる。
また、請求項３にかかる発明によれば、同障害物に対して垂直となるように補正することが可能となる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、障害物に対して平行となるように本体の向きを補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）自走式掃除機の外観：
（２）自走式掃除機の内部構成：
（３）自走式掃除機の動作：
（４）まとめ：
【００１２】
（１）自走式掃除機の外観：
図１は、本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図であり、図２は、図１に示した自走式掃除機の裏面図である。なお、図１において、矢印Ａにより示した方向が自走式掃除機の前進時の進行方向である。図１に示すように、本発明にかかる自走式掃除機１０は、略円柱形状の本体ＢＤを備えており、本体ＢＤの裏側に設けられた２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌ（図２参照）が個別に駆動されることにより、直進、後退および所定の回転軸を中心とした旋回を行うことが可能となっている。また、本体ＢＤの前面側中央部分には、撮像センサとしての赤外線ＣＣＤセンサ７３が設けられている。
【００１３】
また、赤外線ＣＣＤセンサ７３の下側には、前方障害物センサとしての３つの超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）が設けられている。超音波センサ３１は、超音波を発生する発信部と、同発信部から発せられ、前方の壁に反射して戻ってくる超音波を受信する受信部とを備え、発信部から発せられた超音波が受信部により受信されるまでの時間から、壁までの距離を算出することができるようになっている。これら３つの超音波センサ３１のうち、本体ＢＤの前面中央部に超音波センサ３１ｂが設けられており、進行方向右側には超音波センサ３１ａ、進行方向左側には超音波センサ３１ｃがそれぞれ設けられている。右側の超音波センサ３１ａと左側の超音波センサ３１ｃは、中央の超音波センサ３１ｂよりも後方に配置されている。
【００１４】
また、本体ＢＤの前面側の左右両側には、人体センサとしての焦電センサ３５（３５ａ、３５ｂ）がそれぞれ設けられている。焦電センサ３５ａ、３５ｂは、人体から発生する赤外線を検出することにより、本体ＢＤの近傍に存在する人物を検知することが可能である。なお、図１には示していないが、本体ＢＤの裏側の左右両側にも、焦電センサ３５（３５ｃ、３５ｄ）がそれぞれ設けられており、本体ＢＤの周囲３６０°が検出範囲となるように構成されている。
また、本体ＢＤの前面側の左右両側には、後述するフォトリフレクタからなる前横壁センサ３６Ｆ（３６ＦＲ、３６ＦＬ）がそれぞれ設けられている。このフォトリフレクタは、側方の壁を検出し、走行時に同壁と所定間隔を維持するためのものであり、また、後述する自動充電を行う際に、充電装置の検出を行うために用いられるものである。なお、図１には示していないが、本体ＢＤの背面側の左右両側にもフォトリフレクタからなる後横壁センサ３６Ｒ（３６ＲＲ、３６ＲＬ）がそれぞれ設けられている。これらの横壁センサ３６は、いずれも、側方の壁までの距離が近くなる程、大きなセンサ出力値を発生する。
【００１５】
図２において、本体ＢＤの裏側中央の左右両端部には、２つの駆動輪１２Ｒ、１２Ｌがそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側の前側（進行方向側）には、３つの補助輪１３がそれぞれ設けられている。さらに、本体ＢＤの裏側の右上、右下、左上、左下には、路面の凹凸や段差を検知する段差センサ１４がそれぞれ設けられている。また、本体ＢＤの裏側中央より下側には、メインブラシ１５が設けられている。このメインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２（図示せず）により回転駆動され、路面上の塵埃を掻き出すことができる。また、メインブラシ１５が取り付けられている部分の開口は、吸引口であり、メインブラシ１５により塵埃を掻き出しながら、同掻き出された塵埃が吸引口に吸引されるようになっている。また、本体ＢＤの裏側の右上および左上側には、サイドブラシ１６がそれぞれ設けられている。
なお、本発明にかかる自走式掃除機１０は、図１および図２に示した超音波センサ３１、焦電センサ３５、段差センサ１４、横壁センサ３６の他にも各種のセンサを備えているが、それらについては、後に図面（図３）を用いて説明する。
【００１６】
（２）自走式掃除機の内部構成：
図３は、図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。同図において、本体ＢＤには、制御部としてＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ２２がバス２４を介して接続されている。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に記憶されている制御プログラムおよび各種パラメ−タテ−ブルに従い、ＲＡＭ２２をワ−クエリアとして使用して各種の制御を実行する。
【００１７】
本体ＢＤは、バッテリ−２７を有しており、ＣＰＵ２１は、バッテリ−監視回路２６を介してバッテリ−２７の残量をモニタ−可能となっている。また、バッテリ−２７は、上述した充電装置１００から充電を行うための充電端子２７ａを備えている。この充電端子２７ａには、充電装置１００の給電端子１０２ａが接続されて充電が行われる。バッテリー監視回路２６は主にバッテリー２７の電圧を監視して残量を検知する。また、本体ＢＤはバス２４と接続する音声回路２９ａを有しており、同音声回路２９ａにて生成した音声信号に応じてスピーカ２９ｂが音声を発する。
【００１８】
また、本体ＢＤは、前方障害物センサとしての超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）と、人体センサとしての焦電センサ３５（３５ａ〜３５ｄ）と、段差センサ１４とをそれぞれ備えている（図１、図２参照）。また、本体ＢＤは、側方の壁を検出する横壁センサ３６（３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ）を備えている。これらの横壁センサ３６は、赤外線を発する出光部と壁により反射した赤外線を受光する受光部とを具備するフォトリフレクタからなるものであるが、本発明に適用される横壁センサとしては、他に超音波センサ等を用いることが可能である。さらに、本体ＢＤは、上記他のセンサとして、ジャイロセンサ３７を備えている。ジャイロセンサ３７は、本体ＢＤの進行方向の変化に起因する角速度の変化を検出する角速度センサ３７ａを備え、角速度センサ３７ａにより検出されたセンサ出力値を積算することにより本体ＢＤの向いている方向角を検出することが可能である。
【００１９】
本発明にかかる自走式掃除機１０は、駆動機構として、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌ
、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌ、および、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌと上述した駆動輪１２Ｒ、１２Ｌとの間に介装される図示しないギアユニットとを備えている。駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌは、旋回走行を行う際に回転方向と回転角度とが、モ−タドライバ４１Ｒ、４１Ｌによって詳細に駆動制御される。各モータドライバ４１Ｒ，４１Ｌは、ＣＰＵ２１からの制御指示に応じて対応する駆動信号を出力する。なお、ギアユニットや駆動輪１２Ｒ、１２Ｌは各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
【００２０】
また、本体ＢＤは、ロ−タリ−エンコ−ダ３８を具備している。このロ−タリ−エンコ−ダ３は、駆動輪モ−タ４２Ｒ、４２Ｌと一体的に取り付けられており、駆動輪１２Ｒ、１２Ｌの回転数から、本体ＢＤの走行距離を算出することができるようになっている。
なお、ロータリーエンコーダは駆動輪と直結させず、駆動輪の近傍に自由回転可能な従動輪を取り付け、同従動輪の回転量をフィードバックさせることによって駆動輪にスリップが生じているような場合でも現実の回転量を検知できるようにしても良い。また、加速度センサ４４はＸＹＺ三軸方向における加速度を検知し、検知結果を出力する。ギアユニットや駆動輪は各種のものを採用可能であり、円形のゴム製タイヤを駆動させるようにしたり、無端ベルトを駆動させるようにして実現しても良い。
【００２１】
本発明にかかる自走式掃除機１０における掃除機構は、本体ＢＤの裏面側に設けられた２のサイドブラシ１６（図２参照）と、本体ＢＤの裏面中央部分に設けられたメインブラシ１５（図２参照）と、同メインブラシ１５により掻き出される塵埃を吸引してダストボックス内に格納する吸引ファン（図示せず）とから構成されている。メインブラシ１５は、メインブラシモ−タ５２により駆動され、また、上記吸引ファンは、吸引モ−タ５５により駆動される。メインブラシモ−タ５２、吸引モ−タ５５には、それぞれモ−タドライバ５４、５６から駆動電力が供給される。メインブラシ１５を使用した清掃は、床面の状況やバッテリ−の状況やユ−ザ−の指示等に応じてＣＰＵ２１が適宜判断して制御するようにしている。
【００２２】
本体ＢＤは、無線ＬＡＮモジュ−ル６１を有しており、ＣＰＵ２１は、所定のプロトコルに従って外部ＬＡＮと無線によって通信可能となっている。無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、図示しないアクセスポイントの存在を前提として、同アクセスポイントは、ル−タ等を介して外部の広域ネットワ−ク（例えば、インタ−ネット）に接続可能な環境となっていることとする。従って、インタ−ネットを介した通常のメ−ルの送受信やＷＥＢサイトの閲覧といったことが可能である。なお、無線ＬＡＮモジュ−ル６１は、規格化されたカ−ドスロットと、同スロットに接続された規格化された無線ＬＡＮカ−ド等から構成されている。むろん、カ−ドスロットは、他の規格化されたカ−ドを接続することも可能である。
【００２３】
また、本体ＢＤは、赤外線ＣＣＤセンサ７３と、赤外線光源７２とを備えている。赤外線ＣＣＤセンサ７３にて生成された撮像信号は、バス２４を介してＣＰＵ２１に送出され、ＣＰＵ２１にて同撮像信号を対象とした各種処理が行われる。赤外線ＣＣＤセンサ７３は、正面を撮像可能な光学系を有しており、同光学系にて実現される視野から入力される赤外線に応じて電気信号を生成する。具体的には、上記光学系による結像位置における各画素に対応して配列された多数のフォトダイオードが備えられ、各フォトダイオードが入力された赤外線の電気エネルギ−に応じた電気信号を生成する。そして、ＣＣＤ素子は、画素毎に生成した電気信号を一時的に記憶し、各画素について電気信号が連続する撮像信号を生成する。そして、同生成された撮像信号を適宜、ＣＰＵ２１に対して出力する。
【００２４】
（３）自走式掃除機の動作：
次に、本発明にかかる自走式掃除機１０の動作について説明する。
本発明にかかる自走式掃除機１０は、ＲＯＭ２３等に予め記憶された制御プログラムに従って自動走行しながら掃除を行うことが可能なように構成されている。自動走行しながらの清掃中に、壁や床面の凹凸がセンサにより検知されたときには、上述した制御プログラムに基づいて、走行制御が行われる。本実施形態においては、図４に示すように、自走式掃除機１０が直進走行と９０度旋回とを繰り返し、室内をジグザグ走行する場合について説明する。この場合、直進走行中に前方に壁等の障害物が検知されたときには、後述する位置補正処理を行い、前方の壁に対して垂直となるように本体の向きを補正した後に９０度旋回し、その後、同壁に対して正確に平行となるように本体の向きを再度、補正する処理を行う。
【００２５】
以下、実施形態にかかる自走式掃除機１０により実行される位置補正処理を、図５に示すフロ−チャ−トに基づいて説明する。図５は、位置補正処理の流れを示すフロ−チャ−トである。まず、ステップＳ１００において前方の障害物を検知したか否かを判定する。この処理において、本体の直進走行中に前方の障害物（壁等）が、３つの超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）のいずれかにより検知されたか否かを判定する。前方の障害物を検知しない、すなわち、３つの超音波センサ３１のいずれにも障壁物が検知されなかった場合には処理をステップＳ１００に戻す。
【００２６】
一方、ステップＳ１００において前方の障害物を検知したと判定した場合、次に、ステップＳ１１０において、右側の超音波センサで検知したか否かを判定する。すなわち、３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、進行方向右側に配置された超音波センサ３１ａにより前方の障害物が検知されたか否かを判定する。右側の超音波センサで検知したと判定した場合、本体ＢＤの進行方向は、障害物に対して垂直よりも左側に傾いていることになるので、次のステップＳ１２０において本体ＢＤを右回りに所定角度（例えば、１度）だけ旋回させる処理を行い、本体ＢＤの向きを同障害物に対して垂直に近づける。
【００２７】
ステップＳ１２０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１３０において左側の超音波センサが反応したか否かを判定する。この処理において、左側の超音波センサ３１ｃにより上記前方の障害物が検知されたか否かを判定する。右側の超音波センサ３１ａにより障害物が検知された状態で、このステップＳ１３０の処理により左側の超音波センサ３１ｃにも同障害物が検知されるということは、右側の超音波センサ３１ａと左側の超音波センサ３１ｃから同障害物までの距離が等しいということであり、本体ＢＤの向きが同障害物に対して垂直になっているということである。ステップＳ１３０において左側の超音波センサが反応していないと判定した場合には、処理をステップＳ１２０に戻す一方、左側の超音波センサが反応したと判定した場合には、処理を後述するステップＳ１８０に進める。
【００２８】
上述したステップＳ１１０において右側の超音波センサで前方の障害物を検知したと判定しなかった場合、次に、ステップＳ１４０において中央の超音波センサ３１ｂにより前方の障害物が検知されたか否かを判定する。３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、中央の超音波センサ３１ｂが最初に障害物を検知した場合、本体ＢＤの向きが同障害物に対して垂直になっているということである。ステップＳ１４０において中央の超音波センサで前方の障害物を検知したと判定した場合には、処理を後述するステップＳ１８０に進める。
【００２９】
一方、ステップＳ１４０において中央の超音波センサで前方の障害物を検知していないと判定した場合、次に、ステップＳ１５０において左側の超音波センサで検知したか否かを判定する。この処理において、３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、進行方向左側に配置された超音波センサ３１ｃにより前方の障害物を検知したか否かを判定する。左側の超音波センサで検知した場合、本体ＢＤの進行方向は、障害物に対して垂直よりも右側に傾いていることになるので、次のステップＳ１６０にといて本体ＢＤを左回りに所定角度だけ旋回させる処理を行い、本体ＢＤの向きを同障害物に対して垂直に近づける。
【００３０】
ステップＳ１６０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１７０において右側の超音波センサが反応したか否かを判定する。この処理において、右側の超音波センサ３１ａにより上記前方の障害物が検知されたか否かを判定する。右側の超音波センサが反応していないと判定した場合、処理をステップＳ１６０に戻す一方、反応したと判定した場合、処理をステップＳ１８０に進める。
【００３１】
ステップＳ１８０において、本体ＢＤを９０度旋回させる。この処理において、ジャイロセンサ３７により本体ＢＤの向いている方向角を検出しつつ本体ＢＤを旋回させ、９０度旋回したときに本体ＢＤの旋回を停止させる。
ステップＳ１８０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１９０において、左側の前横壁センサまたは右側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっているか否かを判定する。この処理おいて、左側の前横壁センサである前横壁センサ３６ＦＬのセンサ出力値が、左側の後横壁センサ３６ＲＬのセンサ出力値よりも大きいか、または、右側の後横壁センサである後横壁センサ３６ＲＲのセンサ出力値が、右側の前横壁センサ３６ＦＲよりも大きいかを判定する。このようなセンサ出力値の差異が発生するということは、本体ＢＤの向きが左側に傾いていることに起因する。
【００３２】
ステップＳ１９０において、左側の前横壁センサまたは右側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていると判定した場合、上述したように本体ＢＤの向きが左側に傾いていることになるので次のステップＳ２００において本体ＢＤを所定角度だけ右回りに旋回させて、その後、処理をステップＳ１９０に戻す。
【００３３】
一方、左側の前横壁センサまたは右側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていないと判定した場合、次に、ステップＳ２１０において、右側の前横壁センサまたは左側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっているか否かを判定する。この処理において、右側の前横壁センサである前横壁センサ３６ＦＲのセンサ出力値が、右側の後横壁センサ３６ＲＲのセンサ出力値よりも大きいか、または、左側の後横壁センサである後横壁センサ３６ＲＬのセンサ出力値が、左側の前横壁センサ３６ＦＬよりも大きいかを判定する。このようなセンサ出力値の差異が発生するということは、本体ＢＤの向きが右側に傾いていることに起因する。
【００３４】
ステップＳ２１０において、右側の前横壁センサまたは左側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていると判定した場合、上述したように本体ＢＤの向きが右側に傾いていることになるので次のステップＳ２２０において本体ＢＤを所定角度だけ左回りに旋回させて、その後、処理をステップＳ１９０に戻す。一方、右側の前横壁センサまたは左側の後横壁センサのセンサ出力値が大となっていないと判定した場合、本体ＢＤが右側にも左側にも傾いておらず、障害物に対して平行になっているので、本体ＢＤの旋回は行わず、そのまま位置補正処理を終了させる。
【００３５】
以下、図５に示した位置補正処理が実行されているときの具体例を図６、図７を用いて説明する。まず、障害物としての壁Ｗに向かって走行中、超音波センサ３１により壁Ｗが検知されると（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、３つの超音波センサ３１ａ〜３１ｃのうち、どの超音波センサにて検知されたかを判定する（ステップＳ１１０、Ｓ１４０、Ｓ１５０）。図６において、本体ＢＤの向きは、壁Ｗに対して垂直よりも左側に傾いており、その結果、右側の超音波センサが先に検知されることとなる（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）。
【００３６】
その後、本体ＢＤの向きを補正するために、図６中、白抜きの矢印にて示すように微小角度（Δθ）だけ右回りに本体ＢＤを旋回させる。その結果、左側の超音波センサ３１ｃにも壁Ｗに対する反応があったら、本体ＢＤの向きが壁Ｗに対して垂直になったとして、本体ＢＤを９０度旋回させる（ステップＳ１８０）。
【００３７】
このステップＳ１８０の処理は、ジャイロセンサ３７を用いて行われるが、ジャイロセンサ３７の計測誤差等に起因して正確に９０度旋回とはならず、例えば、図７に示すように壁Ｗと完全に平行にならない場合がある。図７に示した例では、前横壁センサ３６ＦＬが、後横壁センサ３６ＲＬと比較して壁Ｗから近く、そのため、センサ出力値も前横壁センサ３６ＦＬの方が大きくなる。この場合は、本体ＢＤを右回りに微小角度（Δθ）だけ旋回させ（ステップＳ２００）、本体ＢＤの向きが壁Ｗに対して平行になるようにする。
【００３８】
上述した実施形態においては、前方障害物センサが超音波センサである場合について説明したが、本発明に適用される前方障害物センサとしては、前方の障害物を検知することができるものであれば、超音波センサに限定されるものではなく、赤外線の出光部と受光部とを具備する赤外線センサ（フォトリフレクタ）等であってもよい。また、実施形態では、横壁センサがフォトリフレクタである場合について説明したが、この横壁センサについても、側方の壁等の障害物を検知することができるものであれば、特に限定されるものではなく、超音波センサ等であってもよい。
【００３９】
（４）まとめ：
以上、説明したように、実施形態にかかる自走式掃除機では、超音波センサ３１（３１ａ〜３１ｃ）を用いて前方の障害物（壁Ｗ）に対して垂直となるように本体ＢＤの向きを補正し、その状態で本体ＢＤを９０度旋回させた後、横壁センサ３６（３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ）を用いて本体ＢＤの向きが障害物（壁Ｗ）に対して平行になるように補正する２段階の向き補正を行うように構成されているため、本体を壁に対して正確に平行とすることができ、壁際走行を正確に行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる自走式掃除機の外観斜視図である。
【図２】図１に示した自走式掃除機の裏面図である。
【図３】図１、図２に示した自走式掃除機の構成を示すブロック図である。
【図４】自走式掃除機が走行する走行順路の一例を示す図である。
【図５】自走式掃除機において実行される位置補正処理の流れを示すフロ−チャ−トである。
【図６】図５に示した位置補正処理を説明するための説明図である。
【図７】図５に示した位置補正処理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…自走式掃除機
１２Ｒ、１２Ｌ…駆動輪
１４…段差センサ
２１…ＣＰＵ
２２…ＲＡＭ
２３…ＲＯＭ
２６…バッテリ−監視回路
２７…バッテリ−
２７ａ…充電端子
３１（３１ａ〜３１ｃ）…超音波センサ
３５（３５ａ〜３５ｄ）…焦電センサ
３６ＦＲ、３６ＦＬ、３６ＲＲ、３６ＲＬ…横壁センサ
３７…ジャイロセンサ
３７ａ…角速度センサ
３８…ロ−タリ−エンコ−ダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知するとともに同障害物までの距離を計測する前方障害物センサと、側方の障害物を検知し、同障害物までの距離に応じたセンサ出力値を発生する横壁センサとを具備する自走式掃除機において、
上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、
上記横壁センサとして、本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備しており、
本体が上記障害物に向かって走行中、右側の前方障害物センサにて同障害物が検知されたときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、左側の前方障害物センサにて上記障害物が検知されたときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることにより、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、
上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、左側の前横壁センサのセンサ出力値が左側の後横壁センサのセンサ出力値よりも大きいとき、または、右側の後横壁センサのセンサ出力値が右側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、右側の前横壁センサのセンサ出力値が右側の後横壁センサの出力値よりも大きいとき、または、左側の後横壁センサのセンサ出力値が左側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることにより、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段と
を具備することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知するとともに同障害物までの距離を計測する前方障害物センサと、側方の障害物を検知し、同障害物までの距離に応じたセンサ出力値を発生する横壁センサとを具備する自走式掃除機において、
上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、
上記横壁センサとして、本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備しており、
上記３箇所に配置された前方障害物センサを用いて、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、
上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、上記前横壁センサおよび上記後横壁センサを用いて、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段と
を具備することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
上記垂直補正手段は、本体が上記障害物に向かって走行中、右側の前方障害物センサにて同障害物が検知されたときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、左側の前方障害物センサにて上記障害物が検知されたときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることを特徴とする請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
上記水平補正手段は、左側の前横壁センサのセンサ出力値が左側の後横壁センサのセンサ出力値よりも大きいとき、または、右側の後横壁センサのセンサ出力値が右側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、右側の前横壁センサのセンサ出力値が右側の後横壁センサの出力値よりも大きいとき、または、左側の後横壁センサのセンサ出力値が左側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることを特徴とする請求項２または３に記載の自走式掃除機。
【請求項１】
操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知するとともに同障害物までの距離を計測する前方障害物センサと、側方の障害物を検知し、同障害物までの距離に応じたセンサ出力値を発生する横壁センサとを具備する自走式掃除機において、
上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、
上記横壁センサとして、本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備しており、
本体が上記障害物に向かって走行中、右側の前方障害物センサにて同障害物が検知されたときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、左側の前方障害物センサにて上記障害物が検知されたときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることにより、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、
上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、左側の前横壁センサのセンサ出力値が左側の後横壁センサのセンサ出力値よりも大きいとき、または、右側の後横壁センサのセンサ出力値が右側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、右側の前横壁センサのセンサ出力値が右側の後横壁センサの出力値よりも大きいとき、または、左側の後横壁センサのセンサ出力値が左側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることにより、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段と
を具備することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
操舵および駆動を実現する駆動機構と、掃除機構と、本体の向いている方向角を検出するジャイロセンサと、前方の障害物を検知するとともに同障害物までの距離を計測する前方障害物センサと、側方の障害物を検知し、同障害物までの距離に応じたセンサ出力値を発生する横壁センサとを具備する自走式掃除機において、
上記前方障害物センサは、少なくとも、本体前面中央部分と、それよりも後方の左右両側との３箇所に配置されるとともに、
上記横壁センサとして、本体前側の左右両側に配置された前横壁センサと、本体背面側の左右両側に配置された後横壁センサとを具備しており、
上記３箇所に配置された前方障害物センサを用いて、本体の向きを前方の障害物に対して垂直となるように補正する垂直補正手段と、
上記垂直補正手段により本体の向きが前方の障害物に対して垂直になった後に、上記ジャイロセンサを用いて本体を９０度旋回させ、その後、上記前横壁センサおよび上記後横壁センサを用いて、本体の向きを上記障害物に対して平行となるように補正する水平補正手段と
を具備することを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
上記垂直補正手段は、本体が上記障害物に向かって走行中、右側の前方障害物センサにて同障害物が検知されたときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、左側の前方障害物センサにて上記障害物が検知されたときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることを特徴とする請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
上記水平補正手段は、左側の前横壁センサのセンサ出力値が左側の後横壁センサのセンサ出力値よりも大きいとき、または、右側の後横壁センサのセンサ出力値が右側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を右回りに所定角度だけ旋回させ、右側の前横壁センサのセンサ出力値が右側の後横壁センサの出力値よりも大きいとき、または、左側の後横壁センサのセンサ出力値が左側の前横壁センサのセンサ出力値よりも大きいときには、本体を左回りに所定角度だけ旋回させることを特徴とする請求項２または３に記載の自走式掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２６８４９８（Ｐ２００６−２６８４９８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８６３２２（Ｐ２００５−８６３２２）
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
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