自走式掃除機
【課題】ユーザに吸込み口具の交換等の煩雑な作業をさせることなく、確実に被清掃面のゴミをピックアップできる自走式掃除機を提供する。
【解決手段】掃除機１では、回転ブラシ装置の近傍に設けられた測距センサ１８が、当該測距センサ１８と床面の間の距離を計測する。そして、その距離に応じて、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から回転ブラシ装置が当接する床面に対して最も適した毛足の長さを有するブラシが選択され、当該ブラシが床面に当接する位置に送られて、掃除が行なわれる。つまり、測距センサ１８が計測する床面との距離に基づいて、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中のどのブラシを床面に対向させて清掃動作に利用するかが決定される。
【解決手段】掃除機１では、回転ブラシ装置の近傍に設けられた測距センサ１８が、当該測距センサ１８と床面の間の距離を計測する。そして、その距離に応じて、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から回転ブラシ装置が当接する床面に対して最も適した毛足の長さを有するブラシが選択され、当該ブラシが床面に当接する位置に送られて、掃除が行なわれる。つまり、測距センサ１８が計測する床面との距離に基づいて、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中のどのブラシを床面に対向させて清掃動作に利用するかが決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走式掃除機に関し、特に、ブラシを含む掃除ヘッドを備えた自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気掃除機に関し、絨毯などの掃除対象の多様化に対応するための種々の検討がなされている。たとえば、特許文献１（特開平１０−２４３９０１号公報）では、自走式掃除機において、集塵室に至る塵埃（以下、ごみとも呼ぶ）の量を検知するごみセンサを備え、当該センサの検出するごみの量が多い場合には走行を停止させて確実に掃除を行なう技術が開示されている。そして、このような自走式掃除機の出現により、掃除作業が自動化されるようになってきている。また、自走式掃除機は、主にバッテリー駆動により部屋の中を自走するが、回転ブラシ等によって床の上のごみを集めてから吸引する構造を有することにより、省力化が可能とされてきている。
【０００３】
自走式掃除機（掃除ロボット）に関し、上記したような掃除作業の自動化についての技術を開示したものの代表的なものとして、特許文献２（特開平５−４６２３９号公報）が挙げられる。この文献では、具体的には、走行空間内の情報を取得して、走行空間内のマップを作成し、マップをもとに効率的に走行する技術が開示されている。マップ走行による計画走行には、走行空間内を重複することなく効率的に走行でき、走行空間内の全領域を走行する時間が少なくて済むというメリットがある。
【特許文献１】特開平１０−２４３９０１号公報
【特許文献２】特開平５−４６２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
なお、自走式掃除機（掃除ロボット）が一般家庭内で使われ、より一層に普及するためには、ユーザからの幾つかの大きな要望に応える必要がある。
【０００５】
このような要望の一つは、掃除ロボットが一方向に直進しながら掃除を進めて行く際に生じる掃除残しを解消することである。特に、フローリングの床を掃除ロボットが拭き掃除する場合、一方向に直進しながら拭き掃除するだけでは汚れが落ちにくいことがあり、また、絨毯の中に入り込んだごみをピックアップすることができない場合があった。
【０００６】
もう一つの要望は、掃除ロボットが、床（被清掃面）の材質が違うなどの場合においても吸込み口具を交換することなく掃除できるようにすることである。人間が電気掃除機を使って掃除をする場合は、掃除する場所によって吸込み口具を使い分けて掃除している場合が多い。しかし、掃除ロボットの場合、本体サイズが大きく重量もあるため、吸込み口具の交換は煩雑な作業である。つまり、このような煩雑な作業をユーザにさせることなく、掃除ロボットが掃除をできるようになることが要望されている。
【０００７】
本発明は係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、ユーザに煩雑な作業をさせることなく、確実に被清掃面のごみをピックアップできる自走式掃除機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従った自走式掃除機は、ブラシを含む掃除ヘッドを備えた自走式掃除機であって、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する前記ブラシの毛足の長さを変更する変更手段と、被清掃面との距離を計測する計測手段と、前記計測手段が計測した距離に基づいて、前記掃除ヘッドの毛足の長さを決定する決定手段とを備え、前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを前記決定手段が決定した毛足の長さに変更することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記掃除ヘッドは、軸と、前記軸に取り付けられた複数のブラシを含み、前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回転させる回転手段をさらに備え、前記複数のブラシは、少なくとも２種類の異なる毛足の長さを有するブラシを含み、前記軸に、前記回転手段による回転角によって異なる長さの毛足のブラシが被清掃面に対向するように取り付けられ、前記変更手段は、前記回転手段に、前記決定手段が決定した毛足の長さを有するブラシが前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する回転角だけ、前記軸を回転させることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回動させる回動手段とをさらに備え、前記吸引開口部は、前記ブラシに対して、前記掃除ヘッドの前記移動手段による移動方向について後方に設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記回動手段は、回転式ソレノイドからなることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に従った自走式掃除機は、前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に従った自走式掃除機は、被清掃面の材質を判別する判別手段と、被清掃面の材質に関連付けて前記ブラシの毛足の長さを記憶する記憶手段とをさらに備え、前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを、前記記憶手段において前記判別手段が判別した材質に関連付けられて記憶された毛足の長さに変更することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に従った自走式掃除機は、前記ブラシを被清掃面に向けて付勢する弾性手段をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自走式掃除機において、計測手段と被清掃面との距離に応じて、掃除ヘッドにおけるブラシの毛足の長さが変更される。
【００１７】
これにより、自走式掃除機の本体や被清掃面が傾いている等して、掃除ヘッドのブラシの毛足の長さを変更する必要が生じても、ユーザに掃除ヘッドの交換等の煩雑な作業をさせることなく、当該必要に応じてヘッドのブラシの毛足が変更される。そして、毛足の長さを必要に応じて変更できるため、確実に、被清掃面のごみをブラシでかき集めることができる。
【００１８】
したがって、ユーザに煩雑な作業をさせることなく、確実に被清掃面のごみをピックアップできる自走式掃除機を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の自走式掃除機の第１の実施の形態である掃除機の縦断面を模式的に示す図である。
【００２０】
図１を参照して、掃除機１は、その外殻をカバー８に覆われている。カバー８は、たとえば合成樹脂によって構成される。図１中の矢印Ｃ１は、掃除機１の走行方向を示している。
【００２１】
掃除機１の進行方向についての前面には、ウェブカメラ１９と測距センサ（赤外線測距センサ）１８が取付けられている。図１中の領域Ａ１と領域Ａ２は、それぞれ、測距センサ１８とウェブカメラ１９の視野の範囲を示している。
【００２２】
カバー８の内部であって掃除機１の後部には、駆動輪２が設けられている。駆動輪２は、車輪駆動用モータ３により、矢印Ｃ３方向に回転駆動される。
【００２３】
また、カバー８の内部であって、駆動輪２の上方には、制御基板２２が設置されている。制御基板２２は、充電池４から電源を供給されている。車輪駆動用モータ３は、制御基板２２に電気的に接続されている。
【００２４】
カバー８内には、さらに、駆動輪２より前方であって、後方側から順に、吸込モータ７、ダストケース６、当該ダストケース６に接続された吸引開口部１０、および、後述する回転ブラシ装置９を覆う回転ブラシカバー９１が備えられている。回転ブラシ装置（図５や図６を参照して後述する、回転ブラシ装置９）は、軸９Ｘと、当該軸９Ｘの外周に設けられたブラシ９Ａ〜９Ｈを含む。
【００２５】
回転ブラシ装置９は、駆動用ベルト１５を介してブラシ駆動用モータ１２からの駆動力を伝達されることにより、両矢印Ｃ２で示す方向に、つまり、掃除機１の進行方向および後退方向に回転駆動される。これにより、回転ブラシ装置９は両矢印Ｃ２方向に往復運動を繰返すことができるため、たとえば絨毯の中に入り込んだごみを掻き出すことができる。
【００２６】
吸込モータ７は、制御基板２２に電気的に接続されている。吸込モータ７が回転すると、ダストケース６の後部に設けられたフィルタ６Ａを介して当該ダストケース６の中の空気がダストケース６外へ導かれる。これにより、回転ブラシ装置９によって掻き上げられたごみは、吸引開口部１０を介してダストケース６内に導かれる。なお、吸引開口部１０には、投光素子２５と受光素子２６とが設けられ、投光素子２５と受光素子２６とは、制御基板２２に電気的に接続されている。また、受光素子２６は、投光素子２５の発した光を受光することができる向きおよび位置に設置されている。受光素子２６の検出出力は、制御基板２２に入力される。
【００２７】
本実施の形態では、ダストケース６と吸込モータ７により掃除機部８０が構成され、また、回転ブラシ装置９と吸引開口部１０により、掃除ヘッド９０が構成されている。
【００２８】
図２は、掃除機１のハードウェア構成を模式的に示す図である。
掃除機１では、当該掃除機１の動作を全体的に制御する制御部５０が備えられている。制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む。また、制御部５０は、制御基板２２に実装されている。
【００２９】
制御部５０は、充電池４から電力の供給を受けることにより、車輪駆動用モータ３、吸込モータ７、ブラシ駆動用モータ１２、測距センサ１８、および、ウェブカメラ１９の動作を制御する。
【００３０】
掃除機１には、さらに、記憶装置５１と操作部５２が備えられている。記憶装置５１は、制御基板２２に含まれるメモリによって構成される。記憶装置５１には、制御部５０が実行するプログラムが記憶されるとともに、当該プログラムの実行に際して必要なデータが記憶されている。操作部５２は、外部から操作される、たとえば操作ボタン等により構成される。
【００３１】
図３は、掃除機１の制御ブロック図である。
図３を参照して、駆動走行部６０は、掃除機１の矢印Ｃ１方向の走行のために動作する部分であって、車輪駆動用モータ３を含む。上述したように、掃除機部８０は、ダストケース６および吸込モータ７を含み、掃除ヘッド９０は、回転ブラシ装置９および吸引開口部１０を含む。
【００３２】
床面検知部７０は、測距センサ１８と被清掃面（床面）との距離および床面の状態（床面の材質等）を検知するための部分であり、測距センサ１８を含む。
【００３３】
ごみ検知センサ９１は、投光素子２５と受光素子２６を含む。掃除機１では、投光素子２５が発した光をどれだけ受光素子２６が受光するかによって、つまり、受光素子２６の検出出力における受光強度によって、吸引開口部１０からダストケース６に導かれるごみの量が検出される。
【００３４】
画像撮像装置９２は、ウェブカメラ１９を含む。
制御部５０には、上記した記憶装置５１に記憶されるプログラムに従った演算を行なう演算部５０１、記憶装置５１の一部であって種々のデータを記憶するデータ記憶部５０２、画像撮像装置９２から入力される画像を処理する画像処理部５０３、および、画像処理部５０３の画像処理結果に応じて床面の材質を判定する判定部５０４を含む。制御部５０は、電源部４０から電力を供給されることにより、各部の動作を制御する。本実施の形態では、演算部５０１、画像処理部５０３、および、判定部５０４は、たとえばＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現されるが、各部の動作を実行する専用のＬＳＩ（Large Scale Integration）によって構成されても良い。
【００３５】
電源部４０は、充電池４を含む。そして、電源部４０は、駆動走行部６０、掃除機部８０、掃除ヘッド９０、床面検知部７０、ごみ検知センサ９１、および、画像撮像装置９２の各部に電力を供給する。
【００３６】
測距センサ１８は、赤外線センサを含み、たとえば２ｃｍから１５ｃｍの範囲の距離を測定できるように構成されている。
【００３７】
図４は、回転ブラシ装置９の斜視図である。また、図５は、図４の矢印Ｖ方向の、回転ブラシ装置９の側面図である。なお、図４および図５では、回転ブラシカバー９１の図示は省略されている。
【００３８】
図４および図５を参照して、回転ブラシ装置９では、軸９Ｘの外周には、ブラシ９Ａ〜９Ｈの８個のブラシが取付けられている。特に図５から理解されるように、各ブラシの長さは、それぞれ異なっている。ブラシ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈの毛足の長さをそれぞれＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥ，ＲＦ，ＲＧ，ＲＨとした場合、これらは次の式（１）〜式（７）の関係にある。
【００３９】
ＲＢ＝ＲＡ＋２［ｍｍ］…（１）
ＲＣ＝ＲＢ＋２［ｍｍ］…（２）
ＲＤ＝ＲＣ＋２［ｍｍ］…（３）
ＲＥ＝ＲＤ＋２［ｍｍ］…（４）
ＲＦ＝ＲＥ＋２［ｍｍ］…（５）
ＲＧ＝ＲＦ＋２［ｍｍ］…（６）
ＲＨ＝ＲＧ＋２［ｍｍ］…（７）
つまり、ブラシ９Ａ〜９Ｈの８個のブラシの、円筒形状を有する軸９Ｘの底面の半径方向の寸法（毛足の長さ）は、順に２ｍｍずつ大きくなるように、構成されている。
【００４０】
なお、図４および図５中の両矢印Ｃ２は、図１等における両矢印Ｃ２方向と同じ方向を示している。
【００４１】
図６は、回転ブラシ装置９とブラシ駆動用モータ１２の拡大図である。
回転ブラシカバー９１の一部には開口９１Ａが形成され、駆動用ベルト１５は、当該開口９１Ａを介して、ブラシ駆動用モータ１２と軸９Ｘとを連結させている。
【００４２】
ブラシ駆動用モータ１２が両矢印Ｃ４方向に回動することにより、その動力が駆動用ベルト１５を介して軸９Ｘに伝達され、軸９Ｘは両矢印Ｃ２方向に回動させられる。
【００４３】
図７は、吸引開口部１０とダストケース６と吸込モータ７の拡大図である。吸引開口部１０のダストケース６との接続部分には、フィルタ１０Ｘが設けられている。吸引開口部１０に導かれたごみは、フィルタ１０Ｘを介して、ダストケース６へ導入される。吸引開口部１０は、ダストケース６へ導入されるごみの経路を構成しており、当該経路の中ほどに、投光素子２５および受光素子２６が設置されている。なお、投光素子２５と受光素子２６とは、当該経路を挟んで対向するように設置されるのであれば、当該経路の先端部分、または、当該経路の後端部分（たとえば、フィルタ１０Ｘに隣接する部分）に取付けられてもよい。
【００４４】
図８は、測距センサ１８による当該測距センサ１８と床面との距離の計測について説明するための図である。
【００４５】
本実施の形態の掃除機１では、清掃のために床面に当接するブラシ９Ａ〜９Ｈと、走行のために床面に当接する駆動輪２が、その後方と前方という、比較的離れた位置に設けられている。したがって、たとえば図８に示すように駆動輪２が床面Ｆ１の高さにある場合であっても、ブラシ９Ａが当接する被清掃面が床面Ｆ２で示すような、駆動輪２が当接する床面Ｆ１とは異なる高さの床面である場合が考えられる。なお、図８では、測距センサ１８から床面Ｆ１までの（垂直方向の距離）がｄ１として示され、また、測距センサ１８と床面Ｆ２との（垂直方向の）距離がｄ２として示されている。
【００４６】
本実施の形態の掃除機１では、回転ブラシ装置９の近傍に設けられた測距センサ１８が、当該測距センサ１８と床面の間の距離を計測することにより、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から回転ブラシ装置９が当接する床面に対して最も適した毛足の長さを有するブラシが選択され、当該ブラシが床面に当接する位置に送られて、掃除が行なわれる。なお、図８では、ブラシ９Ａが、床面Ｆ２に対向する位置に送られて、掃除が行なわれている状態が示されている。掃除が行なわれる際、床面Ｆ２に対向する位置に送られたブラシは、両矢印Ｃ２で示される方向に、つまり掃除機１の進行方向について前後交互に摺動するように、軸９Ｘが駆動される。なお、掃除動作中にブラシが両矢印Ｃ２方向に摺動される角度は、たとえば５°程度とすることができる。
【００４７】
掃除機１では、ブラシ駆動用モータ１２は、回転式ソレノイドから構成されている。これにより、軸９Ｘを回転させる際に、その回転角度を正確なものとすることができる。これにより、測距センサ１８によって計測された距離ｄ２に基づいて、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から床面に当接させるのに適したブラシが決定された際に、当該ブラシを確実に床面に対向させるように軸９Ｘを回転させることができる。
【００４８】
また、ブラシ駆動用モータ１２は、回転式ソレノイドであって、コイルに直流電圧を加えたときに発生する吸引力を回転運動に変換する構造を有しているため、軸９Ｘを、所望の角度だけ、瞬時に、回転駆動できる。
【００４９】
次に、掃除機１が清掃動作を行なう際に制御部５０のＣＰＵが実行する処理の内容について、当該処理のフローチャートである図９および図１０を参照して説明する。
【００５０】
まず図９を参照して、操作部５２を介して清掃を開始するための情報が入力され、または操作部５２に対する操作によって清掃を開始するように指定された時刻となると、ＣＰＵは、走行開始モードとなり、ステップＳ２から処理を開始する。なお、制御部５０はタイマを内蔵しており、当該タイマの計時時刻に基づいて、ＣＰＵは指定された時刻となったか否かを判断する。
【００５１】
ステップＳ２では、ＣＰＵは、電源部４をＯＮ状態とし、制御部５０を起動させる。
次に、ステップＳ３では、ＣＰＵは、駆動走行部６０、掃除機部８０、および掃除ヘッド９０を起動させて、ステップＳ４へ処理を進める。なお、ここでは、ＣＰＵは、以下の処理で利用する障害物用フラグ（フラグＦ１）とごみ用フラグ（フラグＦ２）をリセットする。なお、両フラグの設定状態は、たとえば制御部５０内のメモリに記憶される。
【００５２】
ステップＳ４では、ＣＰＵは、測距センサ１８（床面検知センサ）の検出信号をチェックし、ステップＳ５へ処理を進める。
【００５３】
ステップＳ５では、ＣＰＵは、測距センサ１８の検出信号から、床面までの距離を特定できるか否かを判断し、特定できると判断するとステップＳ６へ処理を進め、特定できないと判断するとステップＳ４へ処理を戻す。
【００５４】
ステップＳ６では、ＣＰＵは、測距センサ１８の検知信号に基づいて、床面までの距離（図８の距離ｄ２）を決定して、ステップＳ７へ処理を進める。
【００５５】
ステップＳ７では、ＣＰＵは、ステップＳ６で決定した床面までの距離をデータ記憶部５０２に記憶させて、ステップＳ８へ処理を進める。
【００５６】
ステップＳ８では、ＣＰＵは、ステップＳ６で決定した床面までの距離に基づいて、床面に対向させるブラシを（ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から）決定し、当該ブラシを床面に対向させるために必要な軸９Ｘの回転角度を算出し、当該角度だけ軸９Ｘを回転させるためにブラシ駆動用モータ１２を駆動制御して、ステップＳ９へ処理を進める。
【００５７】
ステップＳ９では、ＣＰＵは、ステップＳ８で決定した回転角度だけ軸９Ｘが回転するように当該モータの駆動を停止させて、ステップＳ１０へ処理を進める。
【００５８】
ステップＳ１０では、ＣＰＵは、回転ブラシ装置９を両矢印Ｃ２で示した方向に摺動運動をさせるようにブラシ駆動用モータ１２の制御を開始して、ステップＳ１１へ処理を進める。
【００５９】
ステップＳ１１では、ＣＰＵは、回転ブラシ装置９の摺動運動のために、軸９Ｘを両矢印Ｃ２方向に摺動させるため、ブラシ駆動用モータ１２を正方向と逆方向とに交互に回転させるように駆動する制御を開始し、ステップＳ１２へ処理を進める。
【００６０】
図１０を参照して、ステップＳ１２では、ＣＰＵは、ウェブカメラ１９が撮影する画像に基づいて掃除機１の前方に障害物があるか否かを判断し、あると判断するとステップＳ１３へ処理を進め、ないと判断するとステップＳ１８へ処理を進める。なお、ステップＳ１２では、ＣＰＵは、具体的には、たとえば、画像処理部５０３にウェブカメラ１９が撮影した画像とデータ記憶部５０２に記憶された障害物の画像パターンとの比較をさせ、判定部５０４に当該比較結果（たとえば類似度）に基づいて障害物として予め記憶された画像パターンがウェブカメラ１９の撮影した画像に含まれるか否かによって、障害物があるか否かを判断する。
【００６１】
ステップＳ１３では、上述のフラグＦ１をセットして、ステップＳ１４へ処理を進める。
【００６２】
ステップＳ１４では、ＣＰＵは、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、ステップＳ１５へ処理を進める。なお、ＣＰＵは、上記したフラグＦ１とフラグＦ２がセットされているか否かに応じて、ステップＳ１４，Ｓ１９（および、図１２におけるステップＳ１１８，Ｓ１２３）における駆動走行部６０に対する制御内容（車輪駆動用モータ３の回転速度）を変更する。具体的には、フラグＦ１かフラグＦ２のいずれかがセットされていれば、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速とし、双方がリセットされていれば、当該回転速度を通常の速度とする。なお、本明細書では、便宜上、車輪駆動用モータ３の回転速度について、「通常」と「低速」の２種類があるものとする。また、以下、適宜通常の速度を「Ｒ１」と記載し、それより速度の低い「低速」を「Ｒ２」（Ｒ１＞Ｒ２）と記載する。なお、本実施の形態では、たとえば、Ｒ１を１５ｃｍ／秒とし、Ｒ２を７．５ｃｍ／秒とすることができる。
【００６３】
ステップＳ１５では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３を停止させて、ステップＳ１６へ処理を進める。これにより、駆動輪２の回転が停止する。
【００６４】
ステップＳ１６では、ＣＰＵは、障害物を回避するための制御動作を実行して、ステップＳ１７へ処理を進める。なお、障害物を回避するための行動とは、具体的には、ウェブカメラ１９が撮影した画像に基づいて障害物の位置を特定し、当該位置を回避するような走行パターンを算出し、そして、算出した走行パターンで走行するように車輪駆動用モータ３の動作を制御することである。なお、図１には、掃除機１の後方左側に取付けられた駆動輪２および当該駆動輪２を駆動するための車輪駆動用モータ３のみが記載されているが、後方右側にも同様の駆動輪および当該駆動輪を駆動するためのモータが取付けられている。さらに、掃除機１では、このような左右１組の駆動輪の走行方向を制御するための機構も設けられている。ステップＳ１６における障害物回避コードの際には、障害物を回避するために、このような機構を用いた走行方向の制御も実行される。
【００６５】
ステップＳ１７では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１２へ処理を戻す。
【００６６】
一方、ステップＳ１８では、ＣＰＵは、ステップＳ１２で障害物がないと判断したことに応じて、フラグＦ１をリセットして、ステップＳ１９に処理を進める。
【００６７】
ステップＳ１９では、ＣＰＵは、ステップＳ１４と同様に、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、ステップＳ２０へ処理を進める。
【００６８】
ステップＳ２０では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３を正方向に回転させて、ステップＳ２１へ処理を進める。これにより、駆動輪２は、図１の矢印Ｃ３方向に回転し、これにより、掃除機１は図１の矢印Ｃ１方向に走行する。
【００６９】
ステップＳ２１では、ＣＰＵは、ごみ検知センサ９１の検知信号、つまり、受光素子２６の検出出力をチェックし、ステップＳ２２へ処理を進める。
【００７０】
ステップＳ２２では、ＣＰＵは、受光素子２６の受光量に基づいて吸引開口部１０を通過するごみの量を特定し、予め定められた規定量と比較を行なう。なお、この規定量は、たとえばデータ記憶部５０２（記憶装置５１）に記憶されている。
【００７１】
ステップＳ２３では、ＣＰＵは、ステップＳ２２で特定したごみの量が上記した規定量より多いか否かを判断し、そうであると判断するとステップＳ２４へ処理を進め、そうではないと判断するとステップＳ２６へ処理を進める。
【００７２】
ステップＳ２４では、ＣＰＵは、ステップＳ２３でごみの量が規定量よりも多いと判断したことに応じて、上記したフラグＦ２をセットして、ステップＳ２５へ処理を進める。
【００７３】
ステップＳ２５では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を上記した低速（Ｒ２）にして、ステップＳ２８へ処理を進める。なお、ここでの「回転速度の低下」とは、たとえば掃除機１の走行速度がそれまでの半分となるような回転速度への低下とすることができる。
【００７４】
一方、ステップＳ２６では、ＣＰＵは、ステップＳ２３でごみの量が規定量以下であると判断したことに応じて、上記したフラグＦ２をリセットして、ステップＳ２７へ処理を進める。
【００７５】
ステップＳ２７では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を通常の速度Ｒ１にして、ステップＳ２８へ処理を進める。ただし、ここでフラグＦ１がセットされている場合には、ＣＰＵは、当該回転速度をＲ２にして、ステップＳ２８へ処理を進める。
【００７６】
ステップＳ２８では、ＣＰＵは、掃除機１が清掃動作を開始したときの位置（起点）に戻ったか否かを判断し、戻ったと判断するとステップＳ２９へ処理を進め、まだ戻っていないと判断するとステップＳ１２へ処理を戻す。なお、起点に戻ったか否かは、たとえば、ステップＳ２で処理を開始してからの走行パターンをデータ記憶部５０２などに記憶させておき、当該パターンを参照することにより判断される。
【００７７】
ステップＳ２９では、ＣＰＵは、駆動走行部６０、掃除機部８０、および掃除ヘッド９０への電力の供給を停止させて、ステップＳ３０へ処理を進める。
【００７８】
ステップＳ３０では、ＣＰＵは、制御部５０への電力の供給を停止させ、電源部４０をＯＦＦさせて、処理を終了させる。
【００７９】
以上説明した本実施の形態の掃除機１では、回転ブラシ装置９の近傍に測距センサ１８が設けられ、当該測距センサ１８が計測する床面との距離に基づいて、回転ブラシ装置９が備えるブラシ９Ａ〜９Ｈの中のどのブラシを床面に対向させて清掃動作に利用するかが決定される。ここで、測距センサ１８の検知出力が床面に対向させるブラシの決定にどのように利用されるかについて、説明する。
【００８０】
たとえば、変数ＴＸを式（８）のように設定し、式（８）中の変数ｄ３（図８参照）を式（９）のように設定したとする。
【００８１】
ＴＸ＝ｄ２−ｄ３…（８）
ｄ３＝［測距センサの測定部位から軸表面の床面と対向する部分までの距離］…（９）
この場合、測距センサ１８の検知出力（ｄ２）に基づいて算出されるＴＸの値に応じて、下記のイ）〜ホ）のように、床面に対向させるブラシが決定される。なお、ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥ，ＲＦ，ＲＧ，ＲＨは、それぞれ、図５に示したように、ブラシ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈの毛足の長さとする。
【００８２】
イ）ＴＸ＜ＲＡの場合には、ブラシ９Ａ
ロ）ＲＡ≦ＴＸ＜ＲＢの場合には、ブラシ９Ｂ
ハ）ＲＢ≦ＴＸ＜ＲＣの場合には、ブラシ９Ｃ
ニ）ＲＣ≦ＴＸ＜ＲＤの場合には、ブラシ９Ｄ
ホ）ＲＤ≦ＴＸ＜ＲＥの場合には、ブラシ９Ｅ
ヘ）ＲＥ≦ＴＸ＜ＲＦの場合には、ブラシ９Ｆ
ト）ＲＦ≦ＴＸ＜ＲＧの場合には、ブラシ９Ｇ
チ）ＲＧ≦ＴＸの場合には、ブラシ９Ｈ
また、以上説明した本実施の形態では、回転ブラシ装置９の軸９Ｘに、複数の、互いに毛足の長さが異なる複数のブラシを取付け、測距センサ１８が検知した床面との距離に応じて清掃に利用するブラシを決定していたが、本発明に従う自走式掃除機の構成はこれに限定されない。つまり、毛足の長さが固定された複数のブラシを軸に取付ける代わりに、ブラシを軸に対して出し入れ可能に構成し、また、軸から出るブラシの長さ（毛足の長さ）を変更できるように回転ブラシ装置９が構成されていてもよい。このような場合、測距センサ１８が検知した床面との距離に応じて、回転ブラシ装置９では、軸から突出させるブラシの長さ（毛足の長さ）が調整される。
【００８３】
また、本実施の形態の掃除機１では、吸引開口部１０は、回転ブラシ装置９よりも、掃除機１の走行方向に対して後方側に設けられている。これにより、回転ブラシ装置９によって掃き上げられたごみを確実にダストケース６へと導くことができる。
【００８４】
［第２の実施の形態］
上記した第１の実施の形態では、回転ブラシ装置９は、毛足の長さの異なる複数のブラシを備え、測距センサ１８と床面との距離に応じて最適の毛足の長さを有するブラシを清掃動作に利用するように構成されていた。
【００８５】
本実施の形態の掃除機は、回転ブラシ装置９が、毛足の長さが異なり、かつ、材質の異なる複数のブラシを備えるように構成されている。以下、本実施の形態の自走式掃除機について説明する。なお、本実施の形態の自走式掃除機は、第１の実施の形態の掃除機１に対して、軸９Ｘに取付けられているブラシの内容と、ＣＰＵが実行する処理内容だけが異なるため、重複する内容については、ここでは説明を繰返さない。
【００８６】
図１３は、本実施の形態の回転ブラシ装置９において、軸９Ｘに取付けられたブラシの種類を説明するための図であり、第１の実施の形態において図５で示したような回転ブラシ装置９の右側面図に相当する。
【００８７】
図１３を参照して、軸９Ｘには、ブラシ９Ｐ，９Ｒ，９Ｑ，９Ｓの４個のブラシが取付けられている。ブラシ９Ｐとブラシ９Ｒとは、毛足の長さは同じであるが、材質が異なる。具体的には、ブラシ９Ｐの材質は綿であり、ブラシ９Ｒの材質はナイロンである。また、ブラシ９Ｑとブラシ９Ｓとは、毛足の長さは同じであるが、互いに材質が異なる。ブラシ９Ｑの材質は、ポリエステルであり、ブラシ９Ｓの材質は、シリコンである。本実施の形態では、たとえば、床の材質がフローリングである場合には、清掃動作に利用するブラシの材質はシリコンが適していると判断され、また、絨毯の場合には、シリコンよりもポリエステルのブラシが適していると判断される。
【００８８】
次に、本実施の形態の掃除機が清掃動作を行なう際にＣＰＵが実行する処理について、当該処理のフローチャートである図１１および図１２を参照して説明する。
【００８９】
ＣＰＵは、まずステップＳ１０１で、電源部４をＯＮ状態として制御部５０を起動させ、次に、ステップＳ１０２で、駆動走行部６０と掃除機部８０と掃除ヘッド９０とを起動させ、次に、ステップＳ１０３で、測距センサ１８（床面検知センサ）の検出信号をチェックし、ステップＳ１０４へ処理を進める。なお、ここでは、ＣＰＵは、以下の処理で利用する障害物用フラグ（フラグＦ１）とごみ用フラグ（フラグＦ２）をリセットをリセットする。
【００９０】
ステップＳ１０４では、ＣＰＵは、測距センサ１８の検出信号から、床面までの距離を特定できるか否かを判断し、特定できると判断するとステップＳ１０５へ処理を進め、特定できないと判断するとステップＳ１０３へ処理を戻す。
【００９１】
ステップＳ１０５では、ＣＰＵは、ウェブカメラ１９に床面の画像を撮影させ、当該撮影させた画像を読込み、ステップＳ１０６へ処理を進める。
【００９２】
ステップＳ１０６では、ＣＰＵは、ステップＳ１０５で読込んだ画像をデータ記憶部５０２に記憶させて、ステップＳ１０７へ処理を進める。
【００９３】
ステップＳ１０７では、ＣＰＵは、ステップＳ１０５で読込みステップＳ１０６で記憶させた画像データについて、特徴点を抽出する処理を行なって、ステップＳ１０８へ処理を進める。
【００９４】
ステップＳ１０８では、ＣＰＵは、ステップＳ１０７で抽出した特徴点を利用して画像パターンを生成し、ステップＳ１０９へ処理を進める。
【００９５】
ステップＳ１０９では、ＣＰＵは、データ記憶部５０２に予め記憶された画像パターンとステップＳ１０８で生成した画像パターンとの比較を行ない、ステップＳ１１０に処理を進める。
【００９６】
ステップＳ１１０では、ＣＰＵは、データ記憶部５０２に予め記憶された複数の床面の材質に対応した複数の画像パターンの中で、ステップＳ１０８で生成した画像パターンと最も一致度が高い画像パターンを特定し、ステップＳ１１１へ処理を進める。
【００９７】
ステップＳ１１１では、ＣＰＵは、ステップＳ１１０の処理において、床面の材料を特定することが可能であるか否かを判断し、可能であると判断するとステップＳ１１２へ処理を進め、可能ではないと判断すると、ステップＳ１１４へ処理を進める。なお、床面の材質の特定が可能か否かは、たとえば、ステップＳ１０８で生成した画像パターンが、データ記憶部５０２に予め記憶された床面の材質ごとの画像パターンの少なくとも１つに対してある一定の値以上の一致度を有するか否かによって判断される。
【００９８】
ステップＳ１１２では、ＣＰＵは、ブラシ９Ｐ，９Ｒ，９Ｑ，９Ｓの中から、ステップＳ１１０において特定した床の材質に対応したブラシが床面に対向するようにブラシ駆動用モータ１２の回転駆動を開始して、ステップＳ１１３へ処理を進める。
【００９９】
ステップＳ１１３では、ＣＰＵは、床面の材質に対応したブラシが床面に対向する位置で軸９Ｘの回転が停止されるようにブラシ駆動用モータ１２の回転を停止させて、ステップＳ１１４へ処理を進める。
【０１００】
ステップＳ１１４以降の処理は、第１の実施の形態におけるステップＳ１０以降の処理と同様である。
【０１０１】
つまり、ＣＰＵは、ステップＳ１１４で、回転ブラシ装置９を両矢印Ｃ２（図１等参照）で示した方向に摺動運動をさせるようにブラシ駆動用モータ１２の制御を開始し、次に、ステップＳ１１５で、ブラシ駆動用モータ１２を正方向と逆方向とに交互に回転させるように駆動する制御を開始し、ステップＳ１１６へ処理を進める。
【０１０２】
図１２を参照して、ＣＰＵは、ステップＳ１１６で、ウェブカメラ１９が撮影する画像に基づいて掃除機１の前方に障害物があるか否かを判断し、あると判断するとステップＳ１１７へ処理を進め、ないと判断するとステップＳ１２２へ処理を進める。なお、ステップＳ１１６では、ＣＰＵは、ステップＳ１２と同様に、たとえば、画像処理部５０３にウェブカメラ１９が撮影した画像とデータ記憶部５０２に記憶された障害物の画像パターンとの比較をさせ、判定部５０４に当該比較結果（たとえば類似度）に基づいて障害物として予め記憶された画像パターンがウェブカメラ１９の撮影した画像に含まれるか否かによって、障害物があるか否かを判断する。
【０１０３】
そして、ＣＰＵは、ステップＳ１１７では、上記したフラグＦ１をセットし、ステップＳ１１８では、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、次に、ステップＳ１１９で、車輪駆動用モータ３を停止させ、次に、ステップＳ１２０で、障害物を回避するための制御動作を実行し、次に、ステップＳ１２１で、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１１６へ処理を戻す。
【０１０４】
一方、ステップＳ１２２では、ＣＰＵは、ステップＳ１１６において障害物がないと判断したことに基づいてフラグＦ１をリセットして、ステップＳ１２３へ処理を進める。
【０１０５】
ステップＳ１２３では、ＣＰＵは、ステップＳ１１８と同様に、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、ステップＳ１２４へ処理を進める。
【０１０６】
そして、ＣＰＵは、ステップＳ１２４で、車輪駆動用モータ３を正方向に回転させ、ステップＳ１２５で、ごみ検知センサ９１の検知信号（受光素子２６の検出出力）をチェックし、ステップＳ１２６で、受光素子２６の受光量に基づいて吸引開口部１０を通過するごみの量を特定し、予め定められた規定量と比較を行なう。
【０１０７】
そして、ＣＰＵは、ステップＳ１２７で、ステップＳ１２６で特定したごみの量が予め定められた規定量より多いか否かを判断し、そうであると判断するとステップＳ１２８へ処理を進め、そうではないと判断するとステップＳ１３０へ処理を進める。
【０１０８】
ステップＳ１２８では、ＣＰＵは、ステップＳ１２７でごみの量が規定量より多いと判断したことに応じて、フラグＦ２をセットして、ステップＳ１２９へ処理を進める。
【０１０９】
ステップＳ１２９では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１３２へ処理を進める。なお、ここでの「回転速度の低下」とは、たとえば掃除機１の走行速度がそれまでの半分となるような回転速度への低下とすることができる。
【０１１０】
一方、ステップＳ１３０では、ＣＰＵは、ステップＳ１２７でごみの量が規定量以下であると判断したことに応じて、フラグＦ２をリセットして、ステップＳ１３１へ処理を進める。
【０１１１】
ステップＳ１３１では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を通常の速度（Ｒ１）にして、ステップＳ１３２へ処理を進める。なお、ステップＳ１３１において、ＣＰＵは、フラグＦ１がセットされているか否かをチェックし、セットされていれば、当該回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１３２へ処理を進める。
【０１１２】
ステップＳ１３２では、ＣＰＵは、掃除機１が清掃動作を開始したときの位置（起点）に戻ったか否かを判断し、戻ったと判断するとステップＳ１３３へ処理を進め、まだ戻っていないと判断するとステップＳ１１６へ処理を戻す。なお、起点に戻ったか否かは、たとえば、ステップＳ２で処理を開始してからの走行パターンをデータ記憶部５０２などに記憶させておき、当該パターンを参照することにより判断される。
【０１１３】
ステップＳ１３３では、ＣＰＵは、駆動走行部６０、掃除機部８０、および、掃除ヘッド９０への電力の供給を停止させて、ステップＳ１３４へ処理を進める。
【０１１４】
ステップＳ１３４では、ＣＰＵは、制御部５０への電力の供給を停止させ、電源部４０をＯＦＦさせて、処理を終了させる。
【０１１５】
［第３の実施の形態］
図１４は、本発明の自走式掃除機の第３の実施の形態の掃除機における回転ブラシ装置９および当該回転ブラシ装置９の軸９Ｘを回転させるブラシ駆動用モータ１２を模式的に示す図である。本実施の形態の掃除機では、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中の、床面に対向する位置にあるブラシを、当該床面に向けて付勢する弾性部材が設けられている。
【０１１６】
具体的には、図１４に示されるように、本実施の形態の掃除機では、軸９Ｘに、一端を回転ブラシカバー９１に固定されたばね９９の他端が取付けられている。これにより、軸９Ｘは、図１４中の矢印Ｌ１方向に付勢されることになる。なお、ばね９９が備えられることと、回転ブラシ装置９に対するブラシ駆動用モータ１２の位置が変更されている以外は、本実施の形態の自走式掃除機は第１の実施の形態で説明した掃除機１と同様の構成を有するため、重複する内容の説明はここでは繰返さない。
【０１１７】
本実施の形態の掃除機１では、床面上に設置された障害物ＯＢ上を掃除機１が通過する場合、回転ブラシ装置９は当該障害物ＯＢに当接し、掃除機１の走行ができなくなる事態が想定される。しかしながら、本実施の形態の掃除機では、回転ブラシ装置９において軸９Ｘがばね９９により矢印Ｌ１方向に付勢されていることにより、床面に当接しているブラシが障害物ＯＢと接触した場合でも、軸９Ｘはばね９９を縮ませることにより障害物ＯＢと逆方向に移動することができる。これにより、掃除機１は障害物ＯＢを容易に（少ない衝撃で）乗り越えることができる。
【０１１８】
なお、弾性部材は、ばね９９に限らずゴム等から構成されても良い。
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、以上説明した各実施の形態は、可能な限り組み合わされて適用されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の自走式掃除機の一実施形態である掃除機の、縦断面を模式的に示す図である。
【図２】図１の掃除機のハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図３】図１の掃除機の制御ブロック図である。
【図４】図１の回転ブラシ装置の斜視図である。
【図５】図４の矢印Ｖ方向の、回転ブラシ装置の側面図である。
【図６】図１の回転ブラシ装置とブラシ駆動用モータの拡大図である。
【図７】図１の吸引開口部とダストケースと吸込モータの拡大図である。
【図８】図１の測距センサによる、当該測距センサと床面の距離の計測について説明するための図である。
【図９】図１の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１０】図１の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の自走式掃除機の第２の実施の形態の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の自走式掃除機の第２の実施の形態の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の自走式掃除機の第２の実施の形態の掃除機が備える回転ブラシ装置の軸および当該軸に取付けられたブラシを示す図である。
【図１４】本発明の自走式掃除機の第３の実施の形態の掃除機における回転ブラシ装置およびブラシ駆動用モータを模試的に示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 掃除機、２ 駆動輪、３ 車輪駆動用モータ、４ 充電池、６ ダストケース、７ 吸込モータ、８ カバー、９ 回転ブラシ装置、９Ａ〜９Ｈ ブラシ、９Ｘ 軸、１０ 吸引開口部、１２ ブラシ駆動用モータ、１８ 測距センサ、１９ ウェブカメラ、４０ 電源部、５０ 制御部、５１ 記憶装置、５２ 操作部、６０ 駆動走行部、７０ 床面検知部、８０ 掃除機部、９０ 掃除ヘッド、９１ ごみ検知センサ、９２ 画像撮像装置、９９ ばね、５０１ 演算部、５０２ データ記憶部、５０３ 画像処理部、５０４ 判定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走式掃除機に関し、特に、ブラシを含む掃除ヘッドを備えた自走式掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気掃除機に関し、絨毯などの掃除対象の多様化に対応するための種々の検討がなされている。たとえば、特許文献１（特開平１０−２４３９０１号公報）では、自走式掃除機において、集塵室に至る塵埃（以下、ごみとも呼ぶ）の量を検知するごみセンサを備え、当該センサの検出するごみの量が多い場合には走行を停止させて確実に掃除を行なう技術が開示されている。そして、このような自走式掃除機の出現により、掃除作業が自動化されるようになってきている。また、自走式掃除機は、主にバッテリー駆動により部屋の中を自走するが、回転ブラシ等によって床の上のごみを集めてから吸引する構造を有することにより、省力化が可能とされてきている。
【０００３】
自走式掃除機（掃除ロボット）に関し、上記したような掃除作業の自動化についての技術を開示したものの代表的なものとして、特許文献２（特開平５−４６２３９号公報）が挙げられる。この文献では、具体的には、走行空間内の情報を取得して、走行空間内のマップを作成し、マップをもとに効率的に走行する技術が開示されている。マップ走行による計画走行には、走行空間内を重複することなく効率的に走行でき、走行空間内の全領域を走行する時間が少なくて済むというメリットがある。
【特許文献１】特開平１０−２４３９０１号公報
【特許文献２】特開平５−４６２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
なお、自走式掃除機（掃除ロボット）が一般家庭内で使われ、より一層に普及するためには、ユーザからの幾つかの大きな要望に応える必要がある。
【０００５】
このような要望の一つは、掃除ロボットが一方向に直進しながら掃除を進めて行く際に生じる掃除残しを解消することである。特に、フローリングの床を掃除ロボットが拭き掃除する場合、一方向に直進しながら拭き掃除するだけでは汚れが落ちにくいことがあり、また、絨毯の中に入り込んだごみをピックアップすることができない場合があった。
【０００６】
もう一つの要望は、掃除ロボットが、床（被清掃面）の材質が違うなどの場合においても吸込み口具を交換することなく掃除できるようにすることである。人間が電気掃除機を使って掃除をする場合は、掃除する場所によって吸込み口具を使い分けて掃除している場合が多い。しかし、掃除ロボットの場合、本体サイズが大きく重量もあるため、吸込み口具の交換は煩雑な作業である。つまり、このような煩雑な作業をユーザにさせることなく、掃除ロボットが掃除をできるようになることが要望されている。
【０００７】
本発明は係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、ユーザに煩雑な作業をさせることなく、確実に被清掃面のごみをピックアップできる自走式掃除機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従った自走式掃除機は、ブラシを含む掃除ヘッドを備えた自走式掃除機であって、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する前記ブラシの毛足の長さを変更する変更手段と、被清掃面との距離を計測する計測手段と、前記計測手段が計測した距離に基づいて、前記掃除ヘッドの毛足の長さを決定する決定手段とを備え、前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを前記決定手段が決定した毛足の長さに変更することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記掃除ヘッドは、軸と、前記軸に取り付けられた複数のブラシを含み、前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回転させる回転手段をさらに備え、前記複数のブラシは、少なくとも２種類の異なる毛足の長さを有するブラシを含み、前記軸に、前記回転手段による回転角によって異なる長さの毛足のブラシが被清掃面に対向するように取り付けられ、前記変更手段は、前記回転手段に、前記決定手段が決定した毛足の長さを有するブラシが前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する回転角だけ、前記軸を回転させることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回動させる回動手段とをさらに備え、前記吸引開口部は、前記ブラシに対して、前記掃除ヘッドの前記移動手段による移動方向について後方に設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記回動手段は、回転式ソレノイドからなることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に従った自走式掃除機は、前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に従った自走式掃除機は、被清掃面の材質を判別する判別手段と、被清掃面の材質に関連付けて前記ブラシの毛足の長さを記憶する記憶手段とをさらに備え、前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを、前記記憶手段において前記判別手段が判別した材質に関連付けられて記憶された毛足の長さに変更することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に従った自走式掃除機は、前記ブラシを被清掃面に向けて付勢する弾性手段をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に従った自走式掃除機では、前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自走式掃除機において、計測手段と被清掃面との距離に応じて、掃除ヘッドにおけるブラシの毛足の長さが変更される。
【００１７】
これにより、自走式掃除機の本体や被清掃面が傾いている等して、掃除ヘッドのブラシの毛足の長さを変更する必要が生じても、ユーザに掃除ヘッドの交換等の煩雑な作業をさせることなく、当該必要に応じてヘッドのブラシの毛足が変更される。そして、毛足の長さを必要に応じて変更できるため、確実に、被清掃面のごみをブラシでかき集めることができる。
【００１８】
したがって、ユーザに煩雑な作業をさせることなく、確実に被清掃面のごみをピックアップできる自走式掃除機を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の自走式掃除機の第１の実施の形態である掃除機の縦断面を模式的に示す図である。
【００２０】
図１を参照して、掃除機１は、その外殻をカバー８に覆われている。カバー８は、たとえば合成樹脂によって構成される。図１中の矢印Ｃ１は、掃除機１の走行方向を示している。
【００２１】
掃除機１の進行方向についての前面には、ウェブカメラ１９と測距センサ（赤外線測距センサ）１８が取付けられている。図１中の領域Ａ１と領域Ａ２は、それぞれ、測距センサ１８とウェブカメラ１９の視野の範囲を示している。
【００２２】
カバー８の内部であって掃除機１の後部には、駆動輪２が設けられている。駆動輪２は、車輪駆動用モータ３により、矢印Ｃ３方向に回転駆動される。
【００２３】
また、カバー８の内部であって、駆動輪２の上方には、制御基板２２が設置されている。制御基板２２は、充電池４から電源を供給されている。車輪駆動用モータ３は、制御基板２２に電気的に接続されている。
【００２４】
カバー８内には、さらに、駆動輪２より前方であって、後方側から順に、吸込モータ７、ダストケース６、当該ダストケース６に接続された吸引開口部１０、および、後述する回転ブラシ装置９を覆う回転ブラシカバー９１が備えられている。回転ブラシ装置（図５や図６を参照して後述する、回転ブラシ装置９）は、軸９Ｘと、当該軸９Ｘの外周に設けられたブラシ９Ａ〜９Ｈを含む。
【００２５】
回転ブラシ装置９は、駆動用ベルト１５を介してブラシ駆動用モータ１２からの駆動力を伝達されることにより、両矢印Ｃ２で示す方向に、つまり、掃除機１の進行方向および後退方向に回転駆動される。これにより、回転ブラシ装置９は両矢印Ｃ２方向に往復運動を繰返すことができるため、たとえば絨毯の中に入り込んだごみを掻き出すことができる。
【００２６】
吸込モータ７は、制御基板２２に電気的に接続されている。吸込モータ７が回転すると、ダストケース６の後部に設けられたフィルタ６Ａを介して当該ダストケース６の中の空気がダストケース６外へ導かれる。これにより、回転ブラシ装置９によって掻き上げられたごみは、吸引開口部１０を介してダストケース６内に導かれる。なお、吸引開口部１０には、投光素子２５と受光素子２６とが設けられ、投光素子２５と受光素子２６とは、制御基板２２に電気的に接続されている。また、受光素子２６は、投光素子２５の発した光を受光することができる向きおよび位置に設置されている。受光素子２６の検出出力は、制御基板２２に入力される。
【００２７】
本実施の形態では、ダストケース６と吸込モータ７により掃除機部８０が構成され、また、回転ブラシ装置９と吸引開口部１０により、掃除ヘッド９０が構成されている。
【００２８】
図２は、掃除機１のハードウェア構成を模式的に示す図である。
掃除機１では、当該掃除機１の動作を全体的に制御する制御部５０が備えられている。制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む。また、制御部５０は、制御基板２２に実装されている。
【００２９】
制御部５０は、充電池４から電力の供給を受けることにより、車輪駆動用モータ３、吸込モータ７、ブラシ駆動用モータ１２、測距センサ１８、および、ウェブカメラ１９の動作を制御する。
【００３０】
掃除機１には、さらに、記憶装置５１と操作部５２が備えられている。記憶装置５１は、制御基板２２に含まれるメモリによって構成される。記憶装置５１には、制御部５０が実行するプログラムが記憶されるとともに、当該プログラムの実行に際して必要なデータが記憶されている。操作部５２は、外部から操作される、たとえば操作ボタン等により構成される。
【００３１】
図３は、掃除機１の制御ブロック図である。
図３を参照して、駆動走行部６０は、掃除機１の矢印Ｃ１方向の走行のために動作する部分であって、車輪駆動用モータ３を含む。上述したように、掃除機部８０は、ダストケース６および吸込モータ７を含み、掃除ヘッド９０は、回転ブラシ装置９および吸引開口部１０を含む。
【００３２】
床面検知部７０は、測距センサ１８と被清掃面（床面）との距離および床面の状態（床面の材質等）を検知するための部分であり、測距センサ１８を含む。
【００３３】
ごみ検知センサ９１は、投光素子２５と受光素子２６を含む。掃除機１では、投光素子２５が発した光をどれだけ受光素子２６が受光するかによって、つまり、受光素子２６の検出出力における受光強度によって、吸引開口部１０からダストケース６に導かれるごみの量が検出される。
【００３４】
画像撮像装置９２は、ウェブカメラ１９を含む。
制御部５０には、上記した記憶装置５１に記憶されるプログラムに従った演算を行なう演算部５０１、記憶装置５１の一部であって種々のデータを記憶するデータ記憶部５０２、画像撮像装置９２から入力される画像を処理する画像処理部５０３、および、画像処理部５０３の画像処理結果に応じて床面の材質を判定する判定部５０４を含む。制御部５０は、電源部４０から電力を供給されることにより、各部の動作を制御する。本実施の形態では、演算部５０１、画像処理部５０３、および、判定部５０４は、たとえばＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現されるが、各部の動作を実行する専用のＬＳＩ（Large Scale Integration）によって構成されても良い。
【００３５】
電源部４０は、充電池４を含む。そして、電源部４０は、駆動走行部６０、掃除機部８０、掃除ヘッド９０、床面検知部７０、ごみ検知センサ９１、および、画像撮像装置９２の各部に電力を供給する。
【００３６】
測距センサ１８は、赤外線センサを含み、たとえば２ｃｍから１５ｃｍの範囲の距離を測定できるように構成されている。
【００３７】
図４は、回転ブラシ装置９の斜視図である。また、図５は、図４の矢印Ｖ方向の、回転ブラシ装置９の側面図である。なお、図４および図５では、回転ブラシカバー９１の図示は省略されている。
【００３８】
図４および図５を参照して、回転ブラシ装置９では、軸９Ｘの外周には、ブラシ９Ａ〜９Ｈの８個のブラシが取付けられている。特に図５から理解されるように、各ブラシの長さは、それぞれ異なっている。ブラシ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈの毛足の長さをそれぞれＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥ，ＲＦ，ＲＧ，ＲＨとした場合、これらは次の式（１）〜式（７）の関係にある。
【００３９】
ＲＢ＝ＲＡ＋２［ｍｍ］…（１）
ＲＣ＝ＲＢ＋２［ｍｍ］…（２）
ＲＤ＝ＲＣ＋２［ｍｍ］…（３）
ＲＥ＝ＲＤ＋２［ｍｍ］…（４）
ＲＦ＝ＲＥ＋２［ｍｍ］…（５）
ＲＧ＝ＲＦ＋２［ｍｍ］…（６）
ＲＨ＝ＲＧ＋２［ｍｍ］…（７）
つまり、ブラシ９Ａ〜９Ｈの８個のブラシの、円筒形状を有する軸９Ｘの底面の半径方向の寸法（毛足の長さ）は、順に２ｍｍずつ大きくなるように、構成されている。
【００４０】
なお、図４および図５中の両矢印Ｃ２は、図１等における両矢印Ｃ２方向と同じ方向を示している。
【００４１】
図６は、回転ブラシ装置９とブラシ駆動用モータ１２の拡大図である。
回転ブラシカバー９１の一部には開口９１Ａが形成され、駆動用ベルト１５は、当該開口９１Ａを介して、ブラシ駆動用モータ１２と軸９Ｘとを連結させている。
【００４２】
ブラシ駆動用モータ１２が両矢印Ｃ４方向に回動することにより、その動力が駆動用ベルト１５を介して軸９Ｘに伝達され、軸９Ｘは両矢印Ｃ２方向に回動させられる。
【００４３】
図７は、吸引開口部１０とダストケース６と吸込モータ７の拡大図である。吸引開口部１０のダストケース６との接続部分には、フィルタ１０Ｘが設けられている。吸引開口部１０に導かれたごみは、フィルタ１０Ｘを介して、ダストケース６へ導入される。吸引開口部１０は、ダストケース６へ導入されるごみの経路を構成しており、当該経路の中ほどに、投光素子２５および受光素子２６が設置されている。なお、投光素子２５と受光素子２６とは、当該経路を挟んで対向するように設置されるのであれば、当該経路の先端部分、または、当該経路の後端部分（たとえば、フィルタ１０Ｘに隣接する部分）に取付けられてもよい。
【００４４】
図８は、測距センサ１８による当該測距センサ１８と床面との距離の計測について説明するための図である。
【００４５】
本実施の形態の掃除機１では、清掃のために床面に当接するブラシ９Ａ〜９Ｈと、走行のために床面に当接する駆動輪２が、その後方と前方という、比較的離れた位置に設けられている。したがって、たとえば図８に示すように駆動輪２が床面Ｆ１の高さにある場合であっても、ブラシ９Ａが当接する被清掃面が床面Ｆ２で示すような、駆動輪２が当接する床面Ｆ１とは異なる高さの床面である場合が考えられる。なお、図８では、測距センサ１８から床面Ｆ１までの（垂直方向の距離）がｄ１として示され、また、測距センサ１８と床面Ｆ２との（垂直方向の）距離がｄ２として示されている。
【００４６】
本実施の形態の掃除機１では、回転ブラシ装置９の近傍に設けられた測距センサ１８が、当該測距センサ１８と床面の間の距離を計測することにより、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から回転ブラシ装置９が当接する床面に対して最も適した毛足の長さを有するブラシが選択され、当該ブラシが床面に当接する位置に送られて、掃除が行なわれる。なお、図８では、ブラシ９Ａが、床面Ｆ２に対向する位置に送られて、掃除が行なわれている状態が示されている。掃除が行なわれる際、床面Ｆ２に対向する位置に送られたブラシは、両矢印Ｃ２で示される方向に、つまり掃除機１の進行方向について前後交互に摺動するように、軸９Ｘが駆動される。なお、掃除動作中にブラシが両矢印Ｃ２方向に摺動される角度は、たとえば５°程度とすることができる。
【００４７】
掃除機１では、ブラシ駆動用モータ１２は、回転式ソレノイドから構成されている。これにより、軸９Ｘを回転させる際に、その回転角度を正確なものとすることができる。これにより、測距センサ１８によって計測された距離ｄ２に基づいて、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から床面に当接させるのに適したブラシが決定された際に、当該ブラシを確実に床面に対向させるように軸９Ｘを回転させることができる。
【００４８】
また、ブラシ駆動用モータ１２は、回転式ソレノイドであって、コイルに直流電圧を加えたときに発生する吸引力を回転運動に変換する構造を有しているため、軸９Ｘを、所望の角度だけ、瞬時に、回転駆動できる。
【００４９】
次に、掃除機１が清掃動作を行なう際に制御部５０のＣＰＵが実行する処理の内容について、当該処理のフローチャートである図９および図１０を参照して説明する。
【００５０】
まず図９を参照して、操作部５２を介して清掃を開始するための情報が入力され、または操作部５２に対する操作によって清掃を開始するように指定された時刻となると、ＣＰＵは、走行開始モードとなり、ステップＳ２から処理を開始する。なお、制御部５０はタイマを内蔵しており、当該タイマの計時時刻に基づいて、ＣＰＵは指定された時刻となったか否かを判断する。
【００５１】
ステップＳ２では、ＣＰＵは、電源部４をＯＮ状態とし、制御部５０を起動させる。
次に、ステップＳ３では、ＣＰＵは、駆動走行部６０、掃除機部８０、および掃除ヘッド９０を起動させて、ステップＳ４へ処理を進める。なお、ここでは、ＣＰＵは、以下の処理で利用する障害物用フラグ（フラグＦ１）とごみ用フラグ（フラグＦ２）をリセットする。なお、両フラグの設定状態は、たとえば制御部５０内のメモリに記憶される。
【００５２】
ステップＳ４では、ＣＰＵは、測距センサ１８（床面検知センサ）の検出信号をチェックし、ステップＳ５へ処理を進める。
【００５３】
ステップＳ５では、ＣＰＵは、測距センサ１８の検出信号から、床面までの距離を特定できるか否かを判断し、特定できると判断するとステップＳ６へ処理を進め、特定できないと判断するとステップＳ４へ処理を戻す。
【００５４】
ステップＳ６では、ＣＰＵは、測距センサ１８の検知信号に基づいて、床面までの距離（図８の距離ｄ２）を決定して、ステップＳ７へ処理を進める。
【００５５】
ステップＳ７では、ＣＰＵは、ステップＳ６で決定した床面までの距離をデータ記憶部５０２に記憶させて、ステップＳ８へ処理を進める。
【００５６】
ステップＳ８では、ＣＰＵは、ステップＳ６で決定した床面までの距離に基づいて、床面に対向させるブラシを（ブラシ９Ａ〜９Ｈの中から）決定し、当該ブラシを床面に対向させるために必要な軸９Ｘの回転角度を算出し、当該角度だけ軸９Ｘを回転させるためにブラシ駆動用モータ１２を駆動制御して、ステップＳ９へ処理を進める。
【００５７】
ステップＳ９では、ＣＰＵは、ステップＳ８で決定した回転角度だけ軸９Ｘが回転するように当該モータの駆動を停止させて、ステップＳ１０へ処理を進める。
【００５８】
ステップＳ１０では、ＣＰＵは、回転ブラシ装置９を両矢印Ｃ２で示した方向に摺動運動をさせるようにブラシ駆動用モータ１２の制御を開始して、ステップＳ１１へ処理を進める。
【００５９】
ステップＳ１１では、ＣＰＵは、回転ブラシ装置９の摺動運動のために、軸９Ｘを両矢印Ｃ２方向に摺動させるため、ブラシ駆動用モータ１２を正方向と逆方向とに交互に回転させるように駆動する制御を開始し、ステップＳ１２へ処理を進める。
【００６０】
図１０を参照して、ステップＳ１２では、ＣＰＵは、ウェブカメラ１９が撮影する画像に基づいて掃除機１の前方に障害物があるか否かを判断し、あると判断するとステップＳ１３へ処理を進め、ないと判断するとステップＳ１８へ処理を進める。なお、ステップＳ１２では、ＣＰＵは、具体的には、たとえば、画像処理部５０３にウェブカメラ１９が撮影した画像とデータ記憶部５０２に記憶された障害物の画像パターンとの比較をさせ、判定部５０４に当該比較結果（たとえば類似度）に基づいて障害物として予め記憶された画像パターンがウェブカメラ１９の撮影した画像に含まれるか否かによって、障害物があるか否かを判断する。
【００６１】
ステップＳ１３では、上述のフラグＦ１をセットして、ステップＳ１４へ処理を進める。
【００６２】
ステップＳ１４では、ＣＰＵは、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、ステップＳ１５へ処理を進める。なお、ＣＰＵは、上記したフラグＦ１とフラグＦ２がセットされているか否かに応じて、ステップＳ１４，Ｓ１９（および、図１２におけるステップＳ１１８，Ｓ１２３）における駆動走行部６０に対する制御内容（車輪駆動用モータ３の回転速度）を変更する。具体的には、フラグＦ１かフラグＦ２のいずれかがセットされていれば、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速とし、双方がリセットされていれば、当該回転速度を通常の速度とする。なお、本明細書では、便宜上、車輪駆動用モータ３の回転速度について、「通常」と「低速」の２種類があるものとする。また、以下、適宜通常の速度を「Ｒ１」と記載し、それより速度の低い「低速」を「Ｒ２」（Ｒ１＞Ｒ２）と記載する。なお、本実施の形態では、たとえば、Ｒ１を１５ｃｍ／秒とし、Ｒ２を７．５ｃｍ／秒とすることができる。
【００６３】
ステップＳ１５では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３を停止させて、ステップＳ１６へ処理を進める。これにより、駆動輪２の回転が停止する。
【００６４】
ステップＳ１６では、ＣＰＵは、障害物を回避するための制御動作を実行して、ステップＳ１７へ処理を進める。なお、障害物を回避するための行動とは、具体的には、ウェブカメラ１９が撮影した画像に基づいて障害物の位置を特定し、当該位置を回避するような走行パターンを算出し、そして、算出した走行パターンで走行するように車輪駆動用モータ３の動作を制御することである。なお、図１には、掃除機１の後方左側に取付けられた駆動輪２および当該駆動輪２を駆動するための車輪駆動用モータ３のみが記載されているが、後方右側にも同様の駆動輪および当該駆動輪を駆動するためのモータが取付けられている。さらに、掃除機１では、このような左右１組の駆動輪の走行方向を制御するための機構も設けられている。ステップＳ１６における障害物回避コードの際には、障害物を回避するために、このような機構を用いた走行方向の制御も実行される。
【００６５】
ステップＳ１７では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１２へ処理を戻す。
【００６６】
一方、ステップＳ１８では、ＣＰＵは、ステップＳ１２で障害物がないと判断したことに応じて、フラグＦ１をリセットして、ステップＳ１９に処理を進める。
【００６７】
ステップＳ１９では、ＣＰＵは、ステップＳ１４と同様に、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、ステップＳ２０へ処理を進める。
【００６８】
ステップＳ２０では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３を正方向に回転させて、ステップＳ２１へ処理を進める。これにより、駆動輪２は、図１の矢印Ｃ３方向に回転し、これにより、掃除機１は図１の矢印Ｃ１方向に走行する。
【００６９】
ステップＳ２１では、ＣＰＵは、ごみ検知センサ９１の検知信号、つまり、受光素子２６の検出出力をチェックし、ステップＳ２２へ処理を進める。
【００７０】
ステップＳ２２では、ＣＰＵは、受光素子２６の受光量に基づいて吸引開口部１０を通過するごみの量を特定し、予め定められた規定量と比較を行なう。なお、この規定量は、たとえばデータ記憶部５０２（記憶装置５１）に記憶されている。
【００７１】
ステップＳ２３では、ＣＰＵは、ステップＳ２２で特定したごみの量が上記した規定量より多いか否かを判断し、そうであると判断するとステップＳ２４へ処理を進め、そうではないと判断するとステップＳ２６へ処理を進める。
【００７２】
ステップＳ２４では、ＣＰＵは、ステップＳ２３でごみの量が規定量よりも多いと判断したことに応じて、上記したフラグＦ２をセットして、ステップＳ２５へ処理を進める。
【００７３】
ステップＳ２５では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を上記した低速（Ｒ２）にして、ステップＳ２８へ処理を進める。なお、ここでの「回転速度の低下」とは、たとえば掃除機１の走行速度がそれまでの半分となるような回転速度への低下とすることができる。
【００７４】
一方、ステップＳ２６では、ＣＰＵは、ステップＳ２３でごみの量が規定量以下であると判断したことに応じて、上記したフラグＦ２をリセットして、ステップＳ２７へ処理を進める。
【００７５】
ステップＳ２７では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を通常の速度Ｒ１にして、ステップＳ２８へ処理を進める。ただし、ここでフラグＦ１がセットされている場合には、ＣＰＵは、当該回転速度をＲ２にして、ステップＳ２８へ処理を進める。
【００７６】
ステップＳ２８では、ＣＰＵは、掃除機１が清掃動作を開始したときの位置（起点）に戻ったか否かを判断し、戻ったと判断するとステップＳ２９へ処理を進め、まだ戻っていないと判断するとステップＳ１２へ処理を戻す。なお、起点に戻ったか否かは、たとえば、ステップＳ２で処理を開始してからの走行パターンをデータ記憶部５０２などに記憶させておき、当該パターンを参照することにより判断される。
【００７７】
ステップＳ２９では、ＣＰＵは、駆動走行部６０、掃除機部８０、および掃除ヘッド９０への電力の供給を停止させて、ステップＳ３０へ処理を進める。
【００７８】
ステップＳ３０では、ＣＰＵは、制御部５０への電力の供給を停止させ、電源部４０をＯＦＦさせて、処理を終了させる。
【００７９】
以上説明した本実施の形態の掃除機１では、回転ブラシ装置９の近傍に測距センサ１８が設けられ、当該測距センサ１８が計測する床面との距離に基づいて、回転ブラシ装置９が備えるブラシ９Ａ〜９Ｈの中のどのブラシを床面に対向させて清掃動作に利用するかが決定される。ここで、測距センサ１８の検知出力が床面に対向させるブラシの決定にどのように利用されるかについて、説明する。
【００８０】
たとえば、変数ＴＸを式（８）のように設定し、式（８）中の変数ｄ３（図８参照）を式（９）のように設定したとする。
【００８１】
ＴＸ＝ｄ２−ｄ３…（８）
ｄ３＝［測距センサの測定部位から軸表面の床面と対向する部分までの距離］…（９）
この場合、測距センサ１８の検知出力（ｄ２）に基づいて算出されるＴＸの値に応じて、下記のイ）〜ホ）のように、床面に対向させるブラシが決定される。なお、ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥ，ＲＦ，ＲＧ，ＲＨは、それぞれ、図５に示したように、ブラシ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｈの毛足の長さとする。
【００８２】
イ）ＴＸ＜ＲＡの場合には、ブラシ９Ａ
ロ）ＲＡ≦ＴＸ＜ＲＢの場合には、ブラシ９Ｂ
ハ）ＲＢ≦ＴＸ＜ＲＣの場合には、ブラシ９Ｃ
ニ）ＲＣ≦ＴＸ＜ＲＤの場合には、ブラシ９Ｄ
ホ）ＲＤ≦ＴＸ＜ＲＥの場合には、ブラシ９Ｅ
ヘ）ＲＥ≦ＴＸ＜ＲＦの場合には、ブラシ９Ｆ
ト）ＲＦ≦ＴＸ＜ＲＧの場合には、ブラシ９Ｇ
チ）ＲＧ≦ＴＸの場合には、ブラシ９Ｈ
また、以上説明した本実施の形態では、回転ブラシ装置９の軸９Ｘに、複数の、互いに毛足の長さが異なる複数のブラシを取付け、測距センサ１８が検知した床面との距離に応じて清掃に利用するブラシを決定していたが、本発明に従う自走式掃除機の構成はこれに限定されない。つまり、毛足の長さが固定された複数のブラシを軸に取付ける代わりに、ブラシを軸に対して出し入れ可能に構成し、また、軸から出るブラシの長さ（毛足の長さ）を変更できるように回転ブラシ装置９が構成されていてもよい。このような場合、測距センサ１８が検知した床面との距離に応じて、回転ブラシ装置９では、軸から突出させるブラシの長さ（毛足の長さ）が調整される。
【００８３】
また、本実施の形態の掃除機１では、吸引開口部１０は、回転ブラシ装置９よりも、掃除機１の走行方向に対して後方側に設けられている。これにより、回転ブラシ装置９によって掃き上げられたごみを確実にダストケース６へと導くことができる。
【００８４】
［第２の実施の形態］
上記した第１の実施の形態では、回転ブラシ装置９は、毛足の長さの異なる複数のブラシを備え、測距センサ１８と床面との距離に応じて最適の毛足の長さを有するブラシを清掃動作に利用するように構成されていた。
【００８５】
本実施の形態の掃除機は、回転ブラシ装置９が、毛足の長さが異なり、かつ、材質の異なる複数のブラシを備えるように構成されている。以下、本実施の形態の自走式掃除機について説明する。なお、本実施の形態の自走式掃除機は、第１の実施の形態の掃除機１に対して、軸９Ｘに取付けられているブラシの内容と、ＣＰＵが実行する処理内容だけが異なるため、重複する内容については、ここでは説明を繰返さない。
【００８６】
図１３は、本実施の形態の回転ブラシ装置９において、軸９Ｘに取付けられたブラシの種類を説明するための図であり、第１の実施の形態において図５で示したような回転ブラシ装置９の右側面図に相当する。
【００８７】
図１３を参照して、軸９Ｘには、ブラシ９Ｐ，９Ｒ，９Ｑ，９Ｓの４個のブラシが取付けられている。ブラシ９Ｐとブラシ９Ｒとは、毛足の長さは同じであるが、材質が異なる。具体的には、ブラシ９Ｐの材質は綿であり、ブラシ９Ｒの材質はナイロンである。また、ブラシ９Ｑとブラシ９Ｓとは、毛足の長さは同じであるが、互いに材質が異なる。ブラシ９Ｑの材質は、ポリエステルであり、ブラシ９Ｓの材質は、シリコンである。本実施の形態では、たとえば、床の材質がフローリングである場合には、清掃動作に利用するブラシの材質はシリコンが適していると判断され、また、絨毯の場合には、シリコンよりもポリエステルのブラシが適していると判断される。
【００８８】
次に、本実施の形態の掃除機が清掃動作を行なう際にＣＰＵが実行する処理について、当該処理のフローチャートである図１１および図１２を参照して説明する。
【００８９】
ＣＰＵは、まずステップＳ１０１で、電源部４をＯＮ状態として制御部５０を起動させ、次に、ステップＳ１０２で、駆動走行部６０と掃除機部８０と掃除ヘッド９０とを起動させ、次に、ステップＳ１０３で、測距センサ１８（床面検知センサ）の検出信号をチェックし、ステップＳ１０４へ処理を進める。なお、ここでは、ＣＰＵは、以下の処理で利用する障害物用フラグ（フラグＦ１）とごみ用フラグ（フラグＦ２）をリセットをリセットする。
【００９０】
ステップＳ１０４では、ＣＰＵは、測距センサ１８の検出信号から、床面までの距離を特定できるか否かを判断し、特定できると判断するとステップＳ１０５へ処理を進め、特定できないと判断するとステップＳ１０３へ処理を戻す。
【００９１】
ステップＳ１０５では、ＣＰＵは、ウェブカメラ１９に床面の画像を撮影させ、当該撮影させた画像を読込み、ステップＳ１０６へ処理を進める。
【００９２】
ステップＳ１０６では、ＣＰＵは、ステップＳ１０５で読込んだ画像をデータ記憶部５０２に記憶させて、ステップＳ１０７へ処理を進める。
【００９３】
ステップＳ１０７では、ＣＰＵは、ステップＳ１０５で読込みステップＳ１０６で記憶させた画像データについて、特徴点を抽出する処理を行なって、ステップＳ１０８へ処理を進める。
【００９４】
ステップＳ１０８では、ＣＰＵは、ステップＳ１０７で抽出した特徴点を利用して画像パターンを生成し、ステップＳ１０９へ処理を進める。
【００９５】
ステップＳ１０９では、ＣＰＵは、データ記憶部５０２に予め記憶された画像パターンとステップＳ１０８で生成した画像パターンとの比較を行ない、ステップＳ１１０に処理を進める。
【００９６】
ステップＳ１１０では、ＣＰＵは、データ記憶部５０２に予め記憶された複数の床面の材質に対応した複数の画像パターンの中で、ステップＳ１０８で生成した画像パターンと最も一致度が高い画像パターンを特定し、ステップＳ１１１へ処理を進める。
【００９７】
ステップＳ１１１では、ＣＰＵは、ステップＳ１１０の処理において、床面の材料を特定することが可能であるか否かを判断し、可能であると判断するとステップＳ１１２へ処理を進め、可能ではないと判断すると、ステップＳ１１４へ処理を進める。なお、床面の材質の特定が可能か否かは、たとえば、ステップＳ１０８で生成した画像パターンが、データ記憶部５０２に予め記憶された床面の材質ごとの画像パターンの少なくとも１つに対してある一定の値以上の一致度を有するか否かによって判断される。
【００９８】
ステップＳ１１２では、ＣＰＵは、ブラシ９Ｐ，９Ｒ，９Ｑ，９Ｓの中から、ステップＳ１１０において特定した床の材質に対応したブラシが床面に対向するようにブラシ駆動用モータ１２の回転駆動を開始して、ステップＳ１１３へ処理を進める。
【００９９】
ステップＳ１１３では、ＣＰＵは、床面の材質に対応したブラシが床面に対向する位置で軸９Ｘの回転が停止されるようにブラシ駆動用モータ１２の回転を停止させて、ステップＳ１１４へ処理を進める。
【０１００】
ステップＳ１１４以降の処理は、第１の実施の形態におけるステップＳ１０以降の処理と同様である。
【０１０１】
つまり、ＣＰＵは、ステップＳ１１４で、回転ブラシ装置９を両矢印Ｃ２（図１等参照）で示した方向に摺動運動をさせるようにブラシ駆動用モータ１２の制御を開始し、次に、ステップＳ１１５で、ブラシ駆動用モータ１２を正方向と逆方向とに交互に回転させるように駆動する制御を開始し、ステップＳ１１６へ処理を進める。
【０１０２】
図１２を参照して、ＣＰＵは、ステップＳ１１６で、ウェブカメラ１９が撮影する画像に基づいて掃除機１の前方に障害物があるか否かを判断し、あると判断するとステップＳ１１７へ処理を進め、ないと判断するとステップＳ１２２へ処理を進める。なお、ステップＳ１１６では、ＣＰＵは、ステップＳ１２と同様に、たとえば、画像処理部５０３にウェブカメラ１９が撮影した画像とデータ記憶部５０２に記憶された障害物の画像パターンとの比較をさせ、判定部５０４に当該比較結果（たとえば類似度）に基づいて障害物として予め記憶された画像パターンがウェブカメラ１９の撮影した画像に含まれるか否かによって、障害物があるか否かを判断する。
【０１０３】
そして、ＣＰＵは、ステップＳ１１７では、上記したフラグＦ１をセットし、ステップＳ１１８では、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、次に、ステップＳ１１９で、車輪駆動用モータ３を停止させ、次に、ステップＳ１２０で、障害物を回避するための制御動作を実行し、次に、ステップＳ１２１で、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１１６へ処理を戻す。
【０１０４】
一方、ステップＳ１２２では、ＣＰＵは、ステップＳ１１６において障害物がないと判断したことに基づいてフラグＦ１をリセットして、ステップＳ１２３へ処理を進める。
【０１０５】
ステップＳ１２３では、ＣＰＵは、ステップＳ１１８と同様に、駆動走行部６０に対する制御に制御モードを切換え、ステップＳ１２４へ処理を進める。
【０１０６】
そして、ＣＰＵは、ステップＳ１２４で、車輪駆動用モータ３を正方向に回転させ、ステップＳ１２５で、ごみ検知センサ９１の検知信号（受光素子２６の検出出力）をチェックし、ステップＳ１２６で、受光素子２６の受光量に基づいて吸引開口部１０を通過するごみの量を特定し、予め定められた規定量と比較を行なう。
【０１０７】
そして、ＣＰＵは、ステップＳ１２７で、ステップＳ１２６で特定したごみの量が予め定められた規定量より多いか否かを判断し、そうであると判断するとステップＳ１２８へ処理を進め、そうではないと判断するとステップＳ１３０へ処理を進める。
【０１０８】
ステップＳ１２８では、ＣＰＵは、ステップＳ１２７でごみの量が規定量より多いと判断したことに応じて、フラグＦ２をセットして、ステップＳ１２９へ処理を進める。
【０１０９】
ステップＳ１２９では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１３２へ処理を進める。なお、ここでの「回転速度の低下」とは、たとえば掃除機１の走行速度がそれまでの半分となるような回転速度への低下とすることができる。
【０１１０】
一方、ステップＳ１３０では、ＣＰＵは、ステップＳ１２７でごみの量が規定量以下であると判断したことに応じて、フラグＦ２をリセットして、ステップＳ１３１へ処理を進める。
【０１１１】
ステップＳ１３１では、ＣＰＵは、車輪駆動用モータ３の回転速度を通常の速度（Ｒ１）にして、ステップＳ１３２へ処理を進める。なお、ステップＳ１３１において、ＣＰＵは、フラグＦ１がセットされているか否かをチェックし、セットされていれば、当該回転速度を低速（Ｒ２）にして、ステップＳ１３２へ処理を進める。
【０１１２】
ステップＳ１３２では、ＣＰＵは、掃除機１が清掃動作を開始したときの位置（起点）に戻ったか否かを判断し、戻ったと判断するとステップＳ１３３へ処理を進め、まだ戻っていないと判断するとステップＳ１１６へ処理を戻す。なお、起点に戻ったか否かは、たとえば、ステップＳ２で処理を開始してからの走行パターンをデータ記憶部５０２などに記憶させておき、当該パターンを参照することにより判断される。
【０１１３】
ステップＳ１３３では、ＣＰＵは、駆動走行部６０、掃除機部８０、および、掃除ヘッド９０への電力の供給を停止させて、ステップＳ１３４へ処理を進める。
【０１１４】
ステップＳ１３４では、ＣＰＵは、制御部５０への電力の供給を停止させ、電源部４０をＯＦＦさせて、処理を終了させる。
【０１１５】
［第３の実施の形態］
図１４は、本発明の自走式掃除機の第３の実施の形態の掃除機における回転ブラシ装置９および当該回転ブラシ装置９の軸９Ｘを回転させるブラシ駆動用モータ１２を模式的に示す図である。本実施の形態の掃除機では、ブラシ９Ａ〜９Ｈの中の、床面に対向する位置にあるブラシを、当該床面に向けて付勢する弾性部材が設けられている。
【０１１６】
具体的には、図１４に示されるように、本実施の形態の掃除機では、軸９Ｘに、一端を回転ブラシカバー９１に固定されたばね９９の他端が取付けられている。これにより、軸９Ｘは、図１４中の矢印Ｌ１方向に付勢されることになる。なお、ばね９９が備えられることと、回転ブラシ装置９に対するブラシ駆動用モータ１２の位置が変更されている以外は、本実施の形態の自走式掃除機は第１の実施の形態で説明した掃除機１と同様の構成を有するため、重複する内容の説明はここでは繰返さない。
【０１１７】
本実施の形態の掃除機１では、床面上に設置された障害物ＯＢ上を掃除機１が通過する場合、回転ブラシ装置９は当該障害物ＯＢに当接し、掃除機１の走行ができなくなる事態が想定される。しかしながら、本実施の形態の掃除機では、回転ブラシ装置９において軸９Ｘがばね９９により矢印Ｌ１方向に付勢されていることにより、床面に当接しているブラシが障害物ＯＢと接触した場合でも、軸９Ｘはばね９９を縮ませることにより障害物ＯＢと逆方向に移動することができる。これにより、掃除機１は障害物ＯＢを容易に（少ない衝撃で）乗り越えることができる。
【０１１８】
なお、弾性部材は、ばね９９に限らずゴム等から構成されても良い。
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、以上説明した各実施の形態は、可能な限り組み合わされて適用されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の自走式掃除機の一実施形態である掃除機の、縦断面を模式的に示す図である。
【図２】図１の掃除機のハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図３】図１の掃除機の制御ブロック図である。
【図４】図１の回転ブラシ装置の斜視図である。
【図５】図４の矢印Ｖ方向の、回転ブラシ装置の側面図である。
【図６】図１の回転ブラシ装置とブラシ駆動用モータの拡大図である。
【図７】図１の吸引開口部とダストケースと吸込モータの拡大図である。
【図８】図１の測距センサによる、当該測距センサと床面の距離の計測について説明するための図である。
【図９】図１の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１０】図１の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の自走式掃除機の第２の実施の形態の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の自走式掃除機の第２の実施の形態の掃除機が清掃動作を行なう際に、当該掃除機の制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の自走式掃除機の第２の実施の形態の掃除機が備える回転ブラシ装置の軸および当該軸に取付けられたブラシを示す図である。
【図１４】本発明の自走式掃除機の第３の実施の形態の掃除機における回転ブラシ装置およびブラシ駆動用モータを模試的に示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 掃除機、２ 駆動輪、３ 車輪駆動用モータ、４ 充電池、６ ダストケース、７ 吸込モータ、８ カバー、９ 回転ブラシ装置、９Ａ〜９Ｈ ブラシ、９Ｘ 軸、１０ 吸引開口部、１２ ブラシ駆動用モータ、１８ 測距センサ、１９ ウェブカメラ、４０ 電源部、５０ 制御部、５１ 記憶装置、５２ 操作部、６０ 駆動走行部、７０ 床面検知部、８０ 掃除機部、９０ 掃除ヘッド、９１ ごみ検知センサ、９２ 画像撮像装置、９９ ばね、５０１ 演算部、５０２ データ記憶部、５０３ 画像処理部、５０４ 判定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシを含む掃除ヘッドを備えた自走式掃除機であって、
前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する前記ブラシの毛足の長さを変更する変更手段と、
被清掃面との距離を計測する計測手段と、
前記計測手段が計測した距離に基づいて、前記掃除ヘッドの毛足の長さを決定する決定手段とを備え、
前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを前記決定手段が決定した毛足の長さに変更する、自走式掃除機。
【請求項２】
前記掃除ヘッドは、軸と、前記軸に取り付けられた複数のブラシを含み、
前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回転させる回転手段をさらに備え、
前記複数のブラシは、
少なくとも２種類の異なる毛足の長さを有するブラシを含み、
前記軸に、前記回転手段による回転角によって異なる長さの毛足のブラシが被清掃面に対向するように取り付けられ、
前記変更手段は、前記回転手段に、前記決定手段が決定した毛足の長さを有するブラシが前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する回転角だけ、前記軸を回転させる、請求項１に記載の自走式掃除機。
【請求項３】
前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、
前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、
前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回動させる回動手段とをさらに備え、
前記吸引開口部は、前記ブラシに対して、前記掃除ヘッドの前記移動手段による移動方向について後方に設けられている、請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
前記回動手段は、回転式ソレノイドからなる、請求項３に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、
前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、
前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御する、請求項３または請求項４に記載の自走式掃除機。
【請求項６】
被清掃面の材質を判別する判別手段と、
被清掃面の材質に関連付けて前記ブラシの毛足の長さを記憶する記憶手段とをさらに備え、
前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを、前記記憶手段において前記判別手段が判別した材質に関連付けられて記憶された毛足の長さに変更する、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項７】
前記ブラシを被清掃面に向けて付勢する弾性手段をさらに備える、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項８】
前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、
前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、
前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、
前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、
前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御する、請求項１、請求項２、請求項６、または、請求項７に記載の自走式掃除機。
【請求項１】
ブラシを含む掃除ヘッドを備えた自走式掃除機であって、
前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する前記ブラシの毛足の長さを変更する変更手段と、
被清掃面との距離を計測する計測手段と、
前記計測手段が計測した距離に基づいて、前記掃除ヘッドの毛足の長さを決定する決定手段とを備え、
前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを前記決定手段が決定した毛足の長さに変更する、自走式掃除機。
【請求項２】
前記掃除ヘッドは、軸と、前記軸に取り付けられた複数のブラシを含み、
前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回転させる回転手段をさらに備え、
前記複数のブラシは、
少なくとも２種類の異なる毛足の長さを有するブラシを含み、
前記軸に、前記回転手段による回転角によって異なる長さの毛足のブラシが被清掃面に対向するように取り付けられ、
前記変更手段は、前記回転手段に、前記決定手段が決定した毛足の長さを有するブラシが前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する回転角だけ、前記軸を回転させる、請求項１に記載の自走式掃除機。
【請求項３】
前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、
前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、
前記軸を、その長手方向に対して交わる方向に回動させる回動手段とをさらに備え、
前記吸引開口部は、前記ブラシに対して、前記掃除ヘッドの前記移動手段による移動方向について後方に設けられている、請求項２に記載の自走式掃除機。
【請求項４】
前記回動手段は、回転式ソレノイドからなる、請求項３に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、
前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、
前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御する、請求項３または請求項４に記載の自走式掃除機。
【請求項６】
被清掃面の材質を判別する判別手段と、
被清掃面の材質に関連付けて前記ブラシの毛足の長さを記憶する記憶手段とをさらに備え、
前記変更手段は、前記掃除ヘッドの被清掃面に対向する毛足の長さを、前記記憶手段において前記判別手段が判別した材質に関連付けられて記憶された毛足の長さに変更する、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項７】
前記ブラシを被清掃面に向けて付勢する弾性手段をさらに備える、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項８】
前記掃除ヘッドは、吸引開口部を含み、
前記掃除ヘッドを移動させる移動手段と、
前記吸引開口部に接続され、塵埃を捕集する集塵室と、
前記吸引開口部または前記集塵室に至る経路上に備えられた塵埃を検知する検知部とをさらに備え、
前記移動手段は、前記検知部が検知する塵埃の量に応じて、前記掃除ヘッドの移動速度を制御する、請求項１、請求項２、請求項６、または、請求項７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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−３７２（Ｐ２００９−３７２Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６５４１２（Ｐ２００７−１６５４１２）
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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