JP2013169225A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】自走式掃除機の周囲に人がいるとき、その掃除機の清掃作業中の動作音をその人にうるさく感じさせないように自律的な制御を行う自走式掃除機を提供する。
【解決手段】集塵用吸込口、吸塵機構および障害物検出部を有し障害物を回避するように自走しながら清掃作業を行う筐体と、前記筐体を駆動する動力部と、周囲に存在する人を感知する人感知部と、障害物を回避しながら前記筐体が走行するように前記筐体の駆動を制御し、かつ前記吸塵機構および前記人感知部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して清掃作業中の動力部および／または吸塵機構の動作音が通常よりも小さい静音モードに切換えるように制御する自走式掃除機。
【選択図】図１

Description

この発明は、自走式掃除機に関する。

自走式掃除機は、所謂ロボット掃除機として知られている。ロボット掃除機でない一般の掃除機は、一方の先端に吸込口を有するホースをユーザが手に持って床面等の上を移動させ、吸込口から塵埃を吸引して清掃するものが主流である。ホースの他方の先端はいわゆるフィルターバッグ方式やサイクロン方式の集塵部に連通しており、吸込口から吸引された空気中の塵埃を捕集して集塵し、空気を排出する。このような一般の掃除機に対してロボット掃除機は、掃除機本体に自律走行機能を設け、例えば夜間に掃除機を無人で自律走行させながら掃除を行うものである（例えば、特許文献１および２参照）。
また、周囲の人に対して騒音が気になる夜間等の時間帯を予め設定できるようにしておき、掃除を開始する際に、予め設定されている時間帯であれば吸込用モータやブラシ用モータの回転数を低速にして、静音モードで掃除を行う掃除機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−１９５２１５号公報 特開２００７−１６７６１７号公報 特開２０００−１９７５９９号公報

自走式でない一般の掃除機は、清掃作業時にユーザがホースを手に持って操作を行うので、騒音が気になる状況か否かをユーザが判断することで騒音の問題に対処できる。ユーザが掃除機を静音モードに切換えることができるように操作ボタン等を設けておけばよい。これに対してロボット掃除機は人手を必要とせず自律して掃除を行う。よって、静音モードへの切換えは自律的に行うことが望まれる。特許文献３はその一手法を示している。しかし、掃除機の動作音が気になる状況が一律に時間帯に依存している訳ではない。例えば、夜間であっても人がいない部屋や留守中の清掃作業であれば動作音が気にならない場合がある。一方、昼間であっても幼児が寝ている部屋など、動作音を抑えるべき場合もある。動作音をうるさいと感じる主体である人にあわせて静音モードへの切換を自律的に制御することが望まれる。
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、自走式掃除機の周囲に人がいるとき、その掃除機の清掃作業中の動作音をその人にうるさく感じさせないように自律的な制御を行う自走式掃除機を提供するものである。

この発明は、吸塵機構を有する筐体と、前記筐体を駆動する動力部と、周囲に存在する人を感知する人感知部と、障害物を回避しながら前記筐体が走行するよう前記動力部の駆動を制御し、かつ前記吸塵機構および前記人感知部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記動力部および／または前記吸塵機構の駆動を、通常の駆動よりも抑えて制御することを特徴とする自走式掃除機を提供する。

この発明において、制御部は前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記動力部および／または前記吸塵機構の駆動を、通常の駆動よりも抑えるように制御するので、自走式掃除機の周囲に人がいるとき、その掃除機の清掃作業中の動作音をその人にうるさく感じさせないように自律的な制御を行う自走式掃除機が実現される。即ち、前記制御部は人を感知して清掃作業中の動力部および／または吸塵機構の動作音が通常よりも小さい静音モードに切換える。

この発明の自走式掃除機の一実施例の概略構成を示すブロック図である。 この発明の自走式掃除機の一実施形態を概略的に示す斜視図である。 図２に示す自走式掃除機の底面を概略的に示す底面図である。 この発明に係る制御部が周囲の人を判断し、運転モードを通常モードまたは静音モードに切換える処理の一態様を示す第１のフローチャートである。 この発明に係る制御部が周囲の人を判断し、運転モードを通常モードまたは静音モードに切換える処理の一態様を示す第２のフローチャートである。 この発明に係る制御部が障害物を回避しながら筐体を走行させる処理の例を示す第１のフローチャートである。 この発明に係る制御部が障害物を回避しながら筐体を走行させる処理の例を示す第２のフローチャートである。 この発明に係る制御部が周囲の人を感知して運転モードを通常モードまたは静音モードに切換える処理の異なる態様を示す第１のフローチャートである。 この発明に係る制御部が周囲の人を感知して運転モードを通常モードまたは静音モードに切換える処理の異なる態様を示す第２のフローチャートである。 この発明に係る制御部が周囲の人を感知し、それに応じて運転モードを通常モードまたは複数の静音レベルのうちいずれかの静音モードを選択する処理を示す第１のフローチャートである。 この発明に係る制御部が周囲の人を感知し、それに応じて運転モードを通常モードまたは複数の静音レベルのうちいずれかの静音モードを選択する処理を示す第２のフローチャートである。 図１０で、制御部が音源までの距離に応じて運転モードを決定する処理の詳細を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施形態を説明する前にこの発明の好ましい態様について説明する。
以下に記述するこの発明の実施形態の説明における人感知部は、人との距離を感知し、以下に記述するこの発明の実施形態の説明における制御部は、前記人との距離に応じて駆動を抑えるように制御してもよい。動作音を抑えるように前記制御部が吸塵機構の電動送風機やブラシモータの回転速度を通常よりも低くすると、吸塵性能が通常よりも低くなる。また前記制御部が動力部の駆動速度を通常よりも低くすると清掃時間が通常よりも長くかかるようになる。この態様によれば、前記制御部は、その距離に応じて動作音を段階的に切換えるので、通常モードと静音モードの２段階に切換える態様に比べると動作音の抑制と吸塵性能および／または駆動速度の抑制とをきめ細かく制御して両立させることができる。

また、前記吸塵機構は、吸気口から塵埃を含む空気を吸引して塵埃が除去された空気を排出させる電動送風機を含み、前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して電動送風機の回転速度を低くするように制御してもよい。このようにすれば、電動送風機の回転速度を通常よりも抑えることによって電動送風機が回転する動作音およびその回転に伴う吸気音が低減できる。

さらにまた、前記吸塵機構は、吸込口近傍に配置された回転ブラシおよびその回転ブラシを回転させるブラシ駆動部を含み、前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記ブラシ駆動部の駆動速度を低くするように制御してもよい。このようにすれば、回転ブラシの回転速度を通常よりも抑えることによってブラシ駆動部の動作音およびブラシが吸気口下の床面を擦る音が低減できる。

前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記動力部の駆動速度を低くするように制御してもよい。このようにすれば、前記動力部の駆動速度を通常よりも低くすることによって前記筐体の走行音が低減できる。

また、前記人感知部は、（１）周囲の音を収集する１以上のマイクロフォンおよびその音の中から音声を認識する音声認識部、（２）周囲の様子を画像として撮影するカメラおよび撮影された画像に写った人を認識する画像解析部、（３）人から放射される赤外線を検出する赤外線センサのうち少なくとも一つからなるものでもよい。このようにすれば、前記人感知部はマイクロフォンで収集した音に含まれる音声を認識するか、撮影された画像を用いて前方に存在する人を認識するか、あるいは人から放射される赤外線を検出することによって人の存否を感知することができる。
この発明の好ましい態様は、ここで示した複数の態様のうち何れかを組み合わせたものも含む。
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。

≪自走式掃除機の構成≫
図１は、この発明に係る自走式掃除機の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、この発明に係る自走式掃除機１は、主として、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、制御部１１、充電池１２、障害物検出部１４、集塵部１５を備える。さらに、動力部２１、右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌ、吸気口３１、排気口３２、入力部５１、記憶部６１、人感知部１１３、電動送風機１１５およびイオン発生部１１７を備える。

この発明に係る自走式掃除機は、設置された場所の床面を自走しながら、床面上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除する掃除ロボットである。この発明に係る自走式掃除機は、掃除が終了すると、自律的に図示しない充電ステーションに帰還する機能を有する。
図２は、この発明に係る自走式掃除機の一実施形態を概略的に示す斜視図である。
図３は、図２に示す自走式掃除機の底面を概略的に示す底面図である。

図２に示すように、本発明の自走式掃除機である掃除ロボット１は、円盤形の筐体２を備えている。
筐体２は、底板２ａと、筐体２内に収容された集塵容器を出し入れするために開閉可能な蓋部３が中央部分に取付けられた天板２ｂと、底板２ａおよび天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口３２が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側板前部はバンパーとして機能すると共に、側板前部の衝突を検出する衝突センサ１４Ｃが内部に設けられている。さらに、図２に示すように、前方に前方超音波センサ１４Ｆが配置され、左側方に左方超音波センサ１４Ｌが配置されている。図２では隠れているが、右方超音波センサ１４Ｒが右側方に配置されている。

また、図３に示すように、底板２ａには前輪２７、右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌおよび後輪２６を筐体２内から露出させて外部へ突出させる複数の孔部が形成されている。さらに、吸気口３１の奥に回転ブラシ９、吸気口３１の左右にサイドブラシ１０、前輪２７の前方に前輪床面検出センサ１８、左駆動輪２２Ｌの前方に左輪床面検出センサ１９Ｌ、右駆動輪２２Ｒの前方に右輪床面検出センサ１９Ｒがそれぞれ配置されている。

掃除ロボット１は、右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌが同一方向に正回転して前進し、前方超音波センサ１４Ｆが配置されている方向へ走行する。また、左右の駆動輪が同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより旋回する。例えば、掃除ロボット１は、障害物検出部１４の各センサにより掃除領域の周縁に到達した場合および進路上に障害物を検出した場合、左右の駆動輪を減速させた後に停止させる。その後、左右の駆動輪を互いに逆方向に回転させて旋回し向きを変える。このようにして、掃除ロボット１は、設置場所の全体あるいは所望範囲全体に渡って障害物を避けながら自走する。
ここで、前方とは、掃除ロボット１の前進方向（図３において、紙面に沿う上方）をいうものとし、後方とは、掃除機ロボット１の後退方向（図３において、紙面に沿う下方）いうものとする。

以下、図１に示す各構成要素を説明する。
図１の制御部１１は、掃除ロボット１の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
ＣＰＵは、後述する記憶部６１に予め格納され、ＲＡＭに展開された制御プログラムに基づいて、各ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の掃除機能、走行機能などを実行する。

充電池１２は、掃除ロボット１の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、掃除機能および走行制御を行うための電力を供給する部分である。たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、などの充電池が用いられる。
充電池１２の充電は、掃除ロボット１を図示しない充電ステーションに近接させた状態で、両者の露出した充電端子どうしを接触させることにより行う。

障害物検出部１４、特に左方、前方、右方の各センサ１４Ｌ、１４Ｆ、１４Ｒは、掃除機１が走行中に、室内の壁や机、いすなどの障害物に接触又は近づいたことを検出し、また下り階段等落下に至る段差を検出する部分である。障害物検出部１４は、超音波センサを用いて障害物への近接を検出する。超音波センサに代えて、あるいは超音波センサと共に、赤外線測距センサなど他の方式の非接触センサを用いてもよい。
衝突センサ１４Ｃは、掃除ロボット１が走行時に障害物と接触したことを検出するために、例えば、筐体２の側板２ｃの内部に配置される。ＣＰＵは、衝突センサ１４Ｃからの出力信号に基づいて側板２ｃが障害物に衝突したことを知る。

前輪床面検出センサ１８、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは下り階段等の大きな段差を検出する。
ＣＰＵは、障害物検出部１４から出力された信号に基づいて、障害物や段差の存在する位置を認識する。認識された障害物や段差の位置情報に基づいて、その障害物や段差を避けて次に走行すべき方向を決定する。なお、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは、前輪床面検出センサ１８が段差の検出に失敗した場合や故障した場合に下り階段を検出し、掃除ロボット１の下り階段への落下を防止する。

人感知部１１３は、周囲にいる人を検出する。この実施形態で、人感知部は、１以上のマイクロフォン１１３Ｍ、音声認識部１１３Ｓ、カメラ１１３Ｃ、画像解析部１１３Ａおよび人感センサ５４の３種類のセンサを有する。ただし、これらのうち何れか１種類あるいは２種類のセンサであっても人を感知できるので、３種類のセンサは必須の構成ではない。
マイクロフォン１１３Ｍは周囲の音を収集して音声信号として音声認識部１１３Ｓへ出力する。音声認識部１１３Ｓは、周知の音声認識技術を用いてその音に音声（人の声）が含まれているときにそれを認識する。さらに、音声の大きさを段階的に感知し、音源の方向および音源までの距離を算出（即ち人との距離を判定）するための情報を提供する。単一指向性の１つのマイクロフォンを用いてもよいが、左右２つのマイクロフォンを用いて各マイクロフォンが収集した音声の音量の差、時間差および／または位相差から音源の方向を算出するようにしてもよい。音源までの距離の算出は、例えば、直接音と反射音の割合や直接音と初期反射音の到達時間差の情報に基づいて行うことができる。あるいは、３つ以上のマイクロフォンを用いれば、そのうち２つのマイクロフォンを用いて検出した定位を組み合わせて音源の距離がさらに算出できる。

カメラ１１３Ｃは、周囲の様子を画像信号として画像解析部１１３Ａに出力する。画像解析部１１３Ａは、周知のパターン認識技術を用いてその画像信号に人が写っているときにそれを認識する。さらに、人の方向と距離を算出（即ち判定）するための情報を提供する。人の方向は、カメラ１１３Ｃの画像のどの位置に人が写っているかの情報に基づいて算出できる。人との距離は、例えば、画像に写った人の大きさから算出できる。あるいは、左右の２台のカメラを用いて異なる視点から周囲を撮影することで所謂３Ｄ画像の撮影を行い、３Ｄ画像の奥行きを解析して奥行き距離の情報を提供してもよい。
人感センサ５４は、例えば、人の発する赤外線を検出する人感センサが照明のスイッチや防犯システム用に実用化されている。その他、超音波や可視光等によって人の存在を検出するものを用いてもよい。このような市販の人感センサあるいはそれに適用されている技術を用いればよい。
なお、音声や画像による人の方向と距離の判定は、高い精度が必ずしも要求されるものでない。おおよその距離や方向を判定する程度の精度であっても周囲の人が騒音を気にしないように離れて走行できればよい。例えば、判定の精度が低くても、その精度に見合った距離の閾値を設計者が設定し、制御部１１はその閾値を用いて走行制御を行えばよい。

制御部１１内のＣＰＵは、音声認識部１１３Ｓによる音声認識、画像解析部１１３Ａによる画像解析および／または人感センサ５４からの出力信号に基づいて周辺に人の存否および人が存在するときはその方向と距離の算出に用いる情報を得る。
動力部２１は、掃除ロボット１の左右の駆動輪を回転および停止させる駆動モータによって走行を実現する部分である。左右の駆動輪を独立して正逆両方向に回転させ得るように駆動モータを構成することにより、掃除ロボット１の前進、後退、旋回、加減速などの走行状態を実現している。

吸気口３１および排気口３２は、それぞれ掃除のための空気の吸気および排気を行う部分である。
集塵部１５は、室内のゴミやちりを集める掃除機能を実行する部分であり、主として、図示しない集塵容器と、フィルタ部と、集塵容器およびフィルタ部を覆うカバー部とを備える。また、集塵容器には、吸気口３１と連通する流入路に通じる流入口と、排気口３２と連通する排出路に通じる排気口とを有する。排出路には電動送風機１１５が配置されている。電動送風機１１５は、吸気口３１から空気を吸い込み、その空気を、流入路を介して集塵容器内に導き、集塵後の空気を排出路を介して排気口３２から外部へ放出する気流を発生させる。

吸気口３１の奥には、底面と平行な軸心廻りに回転する回転ブラシ９が設けられており、吸気口３１の左右両側には垂直な回転軸心廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端にブラシ束を放射状に設けることにより形成されている。なお、回転ブラシ９の回転軸および一対のサイドブラシ１０の回転軸は、筐体２の底板２ａの一部に枢着されると共に、その付近に設けられたブラシモータ１１９とプーリおよびベルト等を含む動力伝達機構を介して連結されている。これは、単なる一例であり、サイドブラシ１０を回転させる専用の駆動モータを設けてもよい。
以上説明した集塵部１５、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、ブラシモータ１１９、電動送風機１１５等を含め、回転ブラシ９の回転による床等の掃除面上の塵埃を集塵容器に取り込み、それに合わせて吸気口３１から吸気した空気を集塵部１５の集塵容器を経て排気口３２から排気することで吸塵する吸塵機構が構成される。

また、この実施形態に係る掃除ロボット１は、付加機能としてイオン発生機能を備えている。排出路には、イオン発生部１１７が設けられている。このイオン発生部１１７が動作すると排気口より放出される気流はイオン発生部１１７で生成されたイオン（例えばプラズマクラスターイオン（登録商標）、または負イオン等でもよい）を含む。そのイオンを含んだ空気は、筐体２の上面に設けた排気口３２から排出される。このイオンを含んだ空気により室内の除菌および脱臭が行われる。また負イオンの場合には、人にリラックス効果を与えることも知られている。このとき、排気口３２から後方の斜め上方に向けて空気が排気されるので、床面の塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。また塵埃を徐電することもでき、集塵された塵埃の廃棄を確実に行える。
なお、イオン発生部１１７で発生したイオンの一部が流入路へ導かれるようにしてもよい。このようにすれば、吸気口３１から流入路に導かれる気流内にイオンが含まれるため、集塵部１５が有する図示しない集塵容器およびフィルタの除菌および脱臭を行うことができる。

入力部５１は、ユーザが、掃除ロボット１の動作を指示入力する部分であり、掃除ロボット１の筐体の表面に、操作パネル、あるいは操作ボタンとして設けられる。
さらに、前述の掃除機本体に設けられた操作パネルや操作ボタンとは別にリモコンユニットが設けられており、このリモコンユニットも入力部５１に相当する。このリモコンユニットに設けられた操作ボタンを押すと、リモコンユニットから赤外線や無線電波信号が送出され、無線通信により動作の指示入力を行う。

入力部５１は、主電源スイッチ５２Ｍ、電源スイッチ５２Ｓおよび起動スイッチ５３を含む。主電源スイッチ５２Ｍは、充電池１２から制御部１１等への給電を回路的にオン／オフするスイッチである。電源スイッチ５２Ｓは、掃除ロボット１の電源をオン／オフするスイッチである。起動スイッチ５３は、清掃作業をスタートさせるスイッチである。入力部５１としては、その他のスイッチ（例えば、充電要求スイッチ、運転モードスイッチ、タイマスイッチ）がさらに設けられる。入力部５１としてのリモコンがユーザからの指示を受けると、制御部１１はこの指示に応答し、例えば動力部２１を制御してユーザが指示する方向へ走行させあるいは走行を停止させる。また、例えばイオン発生部１１７のイオン発生を制御する。

記憶部６１は、掃除ロボット１の各種機能を実現するために必要な情報や、制御プログラムを記憶する部分であり、フラッシュメモリ等不揮発性の半導体記憶素子やハードディスク等の記憶媒体が用いられる。
記憶部６１には、例えば、充電池１２の残容量等の状態を示す電池情報６２、掃除ロボット１の走行経路の履歴、現在位置および方向を示す位置情報６３、掃除ロボット１の動作モードを示す動作モード情報７１を格納する。動作モード情報７１は、運転モード７２、スタンバイモード７３およびスリープモード７４を格納する。運転モード７２は、清掃作業中であることを示すデータである。スタンバイモード７３は、掃除ロボットの状態が起動スイッチ５３に応答して掃除を開始できるスタンバイモードであることを示すデータである。スリープモード７４は、節電状態のスリープモードであることを示すデータである。さらに、運転モード７２は、通常モード７２ａと静音モード７２ｂのいずれかを示すデータを含む。必須の構成ではないが、静音モードが多段階の静音レベルのうちいずれかを選択する態様においては、選択された静音レベルを示すデータ静音レベル７２ｃをさらに含む。

≪静音制御１−音声認識に基づく通常モードと静音モードの切換え≫
続いて、音声認識に基づく通常モードと静音モードの切換えの制御について説明する。
図４および図５は、制御部１１が周囲の人の存否を感知し、それに応じて運転モードを通常モードまたは静音モードに切換える処理の一態様を示すフローチャートである。この実施形態は、人感知部１１３として前後左右に４つのマイクロフォン１１３Ｍと音声認識部１１３Ｓを備える構成を前提とした処理である。４つのマイクロフォン１１３Ｍは、いずれも単一指向性のマイクロフォンであって、掃除ロボット１の前進方向、後退方向、左方向および右方向のそれぞれに最大感度を有するように、互いに異なる方向に向けて装着されている。

図４に示すように、制御部１１は、清掃作業を開始する際に、初期の運転モードとして通常モードを選択し（ステップＳ１０）、制御部１１が有するタイマーＴｏをリセットする（ステップＳ１１）。このタイマーは静音モードに運転を切換えた後、予め定められた一定の期間は静音モードを維持するために用いる。
そして、制御部１１が掃除ロボット１の清掃作業を開始させた後は、前後左右のマイクロフォン１１３Ｍが収集した音を音声認識部１１３Ｓが分析し、制御部１１は分析結果の情報を得る（ステップＳ１１）。その情報は、収集された音に予め定められた閾値Ｓ以上の大きさの音声が含まれているか否かの情報を含む（ステップＳ１３）。

収集された音に閾値Ｓ以上の大きさの音声が含まれていると判断した場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、制御部１１は、音声を発した音源である人が掃除ロボット１からどれくらいの距離かを算出する（ステップＳ１７）。
ここで、前記ステップＳ１３およびＳ１５の変形例について述べる。人感知部１１３が、近接限界内に人が存在するときにその人を感知する人感センサ５４をさらに備える場合、前記ステップＳ１３およびＳ１５に代えて、あるいは前記ステップＳ１３およびＳ１５に加えて、人感センサ５４が周囲に存在する人を感知したか否かを判定するようにしてもよい。

図４の説明に戻る。ステップＳ１７で、音源までの距離の算出には、各マイクロフォンが収集した音声の音量差、時間差および／または位相差の情報を用いる。なお、３つのマイクロフォンを備えていれば、そのうち２つのマイクロフォンが収集した音声の音量差、時間差および／または位相差に基づいて音源の方向（定位）が検出できる。３つのマイクロフォンから２つを選ぶ３通りの組み合わせについてそれぞれ定位を検出し、それらを組み合わせることで音源までの距離が算出できる。この実施形態では前後左右の４つのマイクロフォンを用いてより正確に音源までの距離を算出している。

変形例として、１つあるいは２つのマイクロフォンを用いる態様も考えられる。この場合、音源までの距離の算出は、例えば、直接音と反射音の割合や直接音と初期反射音の到達時間差の情報に基づいて行うことができる。この場合、掃除ロボット１が清掃作業を行う部屋の直接音と反射音の割合や直接音と初期反射音の到達時間差を予め登録しておく。掃除ロボット１が図示しない音源回路とスピーカーを有しており、専用の初期設定メニューをユーザが実行すると、制御部は前記音源回路を動作させてテスト用の音を発し、その掃除ロボット１が設置された部屋の音響特性を記憶部６１に格納する。このようにして登録された音響特性と清掃作業中に認識した音声とを比較して掃除ロボット１から人までの距離を算出する。

そして、制御部１１は音源までの距離が予め定められた閾値Ｄ以下か否かを判断する（ステップＳ１９）。人との距離が閾値Ｄ以下の場合（ステップＳ１９のＹｅｓ）、制御部１１は、運転モードとして静音モードを選択し（ステップＳ２１）、動作音を抑えて清掃作業を行わせる。より具体的に述べると制御部１１は、電動送風機１１５やブラシモータ１１９の回転速度を通常モードの回転速度から予め定められた分だけ落とすように制御する。それに加えて、あるいはそれに代えて、制御部１１は動力部２１の駆動速度を通常モードの速度から予め定められた分だけ落とすように制御する。
そして、制御部１１は、タイマーＴｏに予め定められた期間を設定し、タイマーのカウントを開始する（ステップＳ２３）。その期間は、図４の例では５分のカウントダウンタイマーである。その後、ルーチンはステップＳ２９へ進む。

一方、前記ステップＳ１５で閾値Ｓ以上の大きさの音声が含まれていなければ（ステップＳ１５のＮｏ）、制御部１１は周囲に人が存在しないと判断する。そして、ルーチンはステップＳ２５へ進む。
また、前記ステップＳ１９で音源までの距離が閾値Ｄより離れている場合（ステップＳ１９のＮｏ）、制御部１１は人との距離が十分離れていると判断する。この場合もルーチンはステップＳ２５へ進む。

ステップＳ２５で、制御部１１は、タイマーＴｏがカウント中か否かを判断する。タイマーＴｏがカウント中でなければ（ステップＳ２５のＮｏ）、ルーチンは前記ステップＳ１３へ戻って人の存否を感知しながら清掃作業を続ける。
一方、前記ステップＳ２５でタイマーＴｏがリセット状態かまたはカウントが終了している場合（ステップＳ２５のＹｅｓ）、制御部１１は、運転モードとして通常モードを選択する（ステップＳ２７）。即ち、電動送風機１１５やブラシモータ１１９の回転速度を予め定められた通常モードの回転速度に制御する。それに加えて、あるいはそれに代えて、制御部１１は動力部２１の駆動速度を予め定められた通常モードの速度に制御する。そしてルーチンはステップＳ２９へ進む。

ステップＳ２９で制御部１１は、全ての箇所の清掃を終えたか否かを判断する。未清掃の箇所が残っていれば（ステップＳ２９のＮｏ）、ルーチンはステップＳ１３へ戻って人の存否を感知しながら清掃作業を続ける。一方、全ての箇所の清掃が完了したと判断したら（ステップＳ２９のＹｅｓ）、掃除ロボット１を充電ステーションへ帰還させる。そのために制御部１１は、記憶部６１の位置情報６３を参照し、充電ステーションへ向けて障害物を回避しつつ掃除ロボット１を走行させる（図５のステップＳ３１）。目標の充電ステーションに到達したら（ステップＳ３３）、充電ステーションに近接させた状態で走行を終了させ（ステップＳ３５）、両者の露出した充電端子どうしを接触させて充電池１２の充電を行う。
以上が、音声認識に基づく通常モードと静音モードの切換えの制御である。

≪走行制御≫
ここでは、掃除ロボット１が自走する際に制御部１１が行う走行制御の一例について説明する。図６および７は、掃除ロボット１が自走する際、制御部１１が障害物を回避しながら筐体を走行させる処理の例を示すフローチャートである。図６に示すように、制御部１１は、前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒの何れかが、予め定められた距離の閾値ｔｒ内に障害物を検出したか否かを走行中に監視する（ステップＳ５１）。閾値ｔｒ内に障害物が存在しなければ（ステップＳ５３のＮｏ）、直進を続ける。
何れかの超音波センサが閾値ｔｒ内に障害物の存在を検出したとき、制御部１１は、それに応答して左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に減速させて（ステップＳ５５）、駆動輪を停止させる（ステップＳ５７）。駆動輪が停止したら（ステップＳ５７のＹｅｓ）、いずれの超音波センサが障害物を検出しているかに応じて掃除ロボット１を右または左に旋回させる。

まず、制御部１１は、前方超音波センサ１４Ｆが障害物を検出しているか否かを調べる（ステップＳ５９）。障害物を検出している場合（ステップＳ５９のＹｅｓ）、制御部１１は、左駆動輪２２Ｌを後進方向に回転させ右駆動輪を前進方向に回転させて、掃除ロボット１を停止位置で左側に旋回させる（ステップＳ６１）。前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒが何れも閾値ｔｒ内に障害物を検出しなくなるまで左旋回を続ける（ステップＳ６３のＮｏのループ）。

障害物が検出されなくなったら（ステップＳ６３のＹｅｓ）、制御部１１は掃除ロボット１の旋回を停止させた後、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に前進方向に回転させて掃除ロボット１を予め定められた通常走行モード用走行速度Ｖｒで直進させる（ステップＳ６５）。即ち、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に走行速度Ｖｒに達するまで加速した後、前記速度Ｖｒで走行させる。

一方、前記ステップＳ５９の判定で、前方超音波センサ１４Ｆが障害物を検出していない場合（ステップＳ５９のＮｏ）、制御部１１は、右方超音波センサ１４Ｒが障害物を検出しているか否かを調べる（ステップＳ６７）。障害物を検出している場合（ステップＳ６７のＹｅｓ）、制御部１１は、左駆動輪２２Ｌを後進方向に回転させ右駆動輪を前進方向に回転させて、掃除ロボット１を停止位置で左側に旋回させる（図７のステップＳ６９）。前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒが何れも閾値ｔｒ内に障害物を検出しなくなるまで左旋回を続ける（ステップＳ７１のＮｏのループ）。

障害物が検出されなくなったら（ステップＳ７１のＹｅｓ）、制御部１１は掃除ロボット１の旋回を停止させた後、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に前進方向に回転させて掃除ロボット１を予め定められた走行速度Ｖｒで直進させる（ステップＳ７３）。即ち、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に走行速度Ｖｒに達するまで加速した後、前記速度Ｖｒで走行させる。

一方、図６のステップＳ６７の判定で、右方超音波センサ１４Ｒが障害物を検出していない場合（ステップＳ６７のＮｏ）、残る左方超音波センサ１４Ｌが障害物を検出していることになる。そこで、制御部１１は、左駆動輪２２Ｌを前進方向に回転させ右駆動輪を後進方向に回転させて、掃除ロボット１を停止位置で右側に旋回させる（図７のステップＳ７５）。前方超音波センサ１４Ｆ、左方超音波センサ１４Ｌおよび右方超音波センサ１４Ｒが何れも閾値ｔｒ内に障害物を検出しなくなるまで右旋回を続ける（ステップＳ７７のＮｏのループ）。

障害物が検出されなくなったら（ステップＳ７７のＹｅｓ）、ルーチンは前記ステップＳ７３へ進む。制御部１１は掃除ロボット１の旋回を停止させた後、左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを共に前進方向に回転させて掃除ロボット１を前述の走行速度Ｖｒで直進させる。

≪静音制御２−画像解析に基づく通常モードと静音モードの切換え≫
続いて、画像解析に基づく通常モードと静音モードの切換えの制御について説明する。
図８および図９は、制御部１１が周囲の人の存否を感知し、それに応じて運転モードを通常モードまたは静音モードに切換える処理の異なる態様を示すフローチャートである。この実施形態は、人感知部１１３としてカメラ１１３Ｃと画像解析部１１３Ａを備える構成を前提とした処理である。カメラ１１３Ｃは１台以上のカメラからなり、前方を中心として左右にそれぞれ９０度以上の視野角を撮影する。
以下の図８および図９の処理は、図４および図５に対応する処理を含んでいる。そこで、重複する処理は説明を省略し、異なる処理について説明する。

図８で、ステップＳ８０およびＳ８１は、図４のステップＳ１０およびＳ１１に対応している。
ステップＳ８３で、カメラ１１３Ｃが撮影した画像を画像解析部１１３Ａが解析し、制御部１１は解析結果の情報を得る。その情報は、撮影された画像に人が写っているか否かの情報を含む（ステップＳ８３）。人が写っていない場合（ステップＳ８５のＮｏ）のステップＳ９５、Ｓ９７、その後のＳ９９および図９のＳ１０１〜Ｓ１０５の処理は、図４のステップＳ２５〜Ｓ２９および図５のステップＳ３１〜Ｓ３５の処理に対応している。

ここで、ステップＳ８３およびＳ８５の処理の変形例について述べる。人感知部１１３がマイクロフォン１１３Ｍと音声認識部１１３Ｓとをさらに備える場合、前記ステップＳ８３およびＳ８５に代えて、あるいは前記ステップＳ８３およびＳ８５に加えて、収集された音に予め定められた第１閾値以上の大きさの音声が含まれているか否かを判定するようにしてもよい。この判定は、図４のステップＳ１１と同様である。異なる変形例として、人感知部１１３が、近接限界内に人が存在するときにその人を感知する人感センサ５４をさらに備える場合、前記ステップＳ８３およびＳ８５に代えて、あるいは前記ステップＳ８３およびＳ８５に加えて、人感センサ５４が周囲に存在する人を感知したか否かを判定するようにしてもよい。さらなる変形例として、画像に基づく判定、人感センサ５４に基づく判定、音声に基づく判定の全部または一部を組み合わせてもよい。

図８の説明を続ける。前記ステップＳ８５で、画像に人が写っていると判断した場合（ステップＳ８５のＹｅｓ）、制御部１１は、画像に写った人が掃除ロボット１からどれくらいの距離かを算出する（ステップＳ８７）。例えば、左右の２台のカメラを用いて異なる視点から周囲を撮影することで所謂３Ｄ画像の撮影を行い、３Ｄ画像の奥行きを解析して奥行き距離を算出してもよい。あるいは、画像に写った人の大きさから算出してもよい。

そして、制御部１１は人までの距離が予め定められた閾値Ｄ度以下か否かを判断する（ステップＳ８９）。人との距離が近接限度より離れている場合（ステップＳ８９のＮｏ）、ルーチンは前記ステップＳ９５へ進み、タイマーＴｏがカウント中でなければ通常モードを選択する。
一方、人との距離が閾値Ｄ以下の場合（ステップＳ８９のＹｅｓ）、続くステップＳ９１およびＳ９３は、図４のステップＳ２１およびＳ２３に対応している。それに続くステップＳ９９からの処理は、前述のように図４のステップＳ２９および図５のステップＳ３１〜Ｓ３５に対応している。

≪静音制御３−距離に応じた静音レベルの選択≫
続いて、制御部１１が距離に応じた静音レベルを選択して切換える制御について説明する。この実施形態で、静音モードはさらに３段階の静音レベルを有しており、制御部１１は静音モードの場合に何れの静音レベルかを決定する。より具体的には、制御部１１は電動送風機１１５やブラシモータ１１９の回転速度を各静音レベルに応じて予め定められた分だけ通常モードの回転速度から落とすように制御する。それに加えて、あるいはそれに代えて、制御部１１は動力部２１の駆動速度を各静音レベルに応じて予め定められた分だけ通常モードの速度から落とすように制御する。なお、いうまでもないが３段階は一例にすぎず、複数段階の静音レベルの代表例と理解すべきである。

図１０〜図１２は、制御部１１が周囲の人の存否を感知し、それに応じて運転モードを通常モードまたは静音モードに切換えかつ静音モードでは段階的な複数の静音レベルのうちいずれかを選択する処理の一態様を示すフローチャートである。この実施形態は、人感知部１１３が音声に基づいて人を感知する構成を例に説明を述べているが、画像に基づいて人を感知する構成にも適用できる。
図１０〜図１２の処理は、図４および図５に対応する処理を含んでいる。そこで、重複する処理は説明を省略し、異なる処理について説明する。

図１０で、ステップＳ１１０〜Ｓ１１７は、図４のステップＳ１０〜Ｓ１７に対応している。ステップＳ１１９で、制御部１１は、算出した音源までの距離に応じた運転モードを決定し、その運転モードを返す。ステップＳ１１９については図１２の説明で詳述する。制御部１１は、静音モードと通常モードのいずれの運転モードかを決定し、静音モードの場合はさらに３段階の静音レベルのうち何れかを決定する。

前記ステップＳ１１９の判断で、制御部１１が何れかの静音レベルの静音モードを運転モードとして決定した場合、ルーチンはステップＳ１２１へ進む。そして、制御部１１は決定した静音レベルの静音モードで掃除ロボット１が清掃作業を行うように電動送風機１１５やブラシモータ１１９の回転速度を制御する。それに加えて、あるいはそれに代えて、制御部１１は動力部２１の駆動速度を制御する。
それに続くステップＳ１２３および図１１のステップＳ１２９〜Ｓ１３５は、図４のステップＳ２３、Ｓ２９および図５のステップＳ３１〜Ｓ３５に対応している。

一方、前記ステップＳ１１９の判断で、制御部１１が通常モードを運転モードとして決定した場合、ルーチンはステップＳ１２５へ進む。制御部１１はタイマーＴｏがカウント中でなければ（ステップＳ１２５のＹｅｓ）、通常の運転モードで清掃作業を行うように制御し（ステップＳ１２７）、清掃作業終了か否かを判断する（ステップＳ１２９）。前記ステップＳ１２５およびＳ１２７は、図４のステップＳ２５およびＳ２７に対応している。

ここで、前記ステップＳ１１９、即ち、音源までの距離に応じて運転モードを決定する処理の詳細を説明する。
図１２は、制御部１１が音源までの距離に応じて運転モードを決定する処理の詳細を示すフローチャートである。図１２で、制御部１１は、音源までの距離を３つの閾値Ｄ１、Ｄ２およびＤ３と比較して静音レベルを決定する。各閾値は、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係にある。各閾値のうちで閾値Ｄ３は音源までの距離が最も遠く、音源がＤ３よりも遠くにあると判断される場合は運転モードを通常モードとする。音源がＤ３以下の距離にある場合は静音モードで運転を行うが、例えば最小の閾値Ｄ１よりも近くに音源があると判断したときは最小の動作音である静音レベル１とする。以下、フローチャートに沿って説明する。

制御部１１はまず、音源までの距離が閾値Ｄ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４１）。閾値Ｄ１以下の場合（ステップＳ１４１のＹｅｓ）、運転モードを静音レベル１の静音モードと決定し、その結果を返して（ステップＳ１４３）処理を終了する。前述のように閾値Ｄ１はＤ１〜Ｄ３のうちで最小の値であり、静音レベル１はレベル１〜３のうちで最も動作音の小さいレベルである。

一方、前記ステップＳ１４１で音源までの距離が閾値Ｄ１より大きいと判断した場合（ステップＳ１４１のＮｏ）、制御部１１は次に音源までの距離が閾値Ｄ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４５）。閾値Ｄ２以下の場合（ステップＳ１４５のＹｅｓ）、運転モードを静音レベル２の静音モードと決定し、その結果を返して（ステップＳ１４７）処理を終了する。

また一方、前記ステップＳ１４５で音源までの距離が閾値Ｄ２より大きいと判断した場合（ステップＳ１４５のＮｏ）、制御部１１は次に音源までの距離が閾値Ｄ３以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４９）。閾値Ｄ３以下の場合（ステップＳ１４９のＹｅｓ）、運転モードを静音レベル３の静音モードと決定し、その結果を返して（ステップＳ１５１）処理を終了する。

前記ステップＳ１４９で音源までの距離が閾値Ｄ３より大きいと判断した場合（ステップＳ１４９のＮｏ）、制御部１１は運転モードを通常モードと決定し、その結果を返して（ステップＳ１５３）処理を終了する。
以上が、音源までの距離に応じて運転モードを決定する処理の詳細の詳細である。

前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。

なお、この発明において、吸塵機構は、ゴミやちりを集める掃除機能を実現するものである。その具体的な構成の一例は、吸気口、回転ブラシ、その回転ブラシを回転させる機構、集塵容器、集塵フィルタ、流入路、排出路、電動送風機を含んでなる。吸気口は、筐体底面に設けられて床面の塵埃を吸込むための開口である。回転ブラシは吸気口から露出して床面を掃くように設けられる。集塵フィルタは、筐体内に収容されて吸込まれた塵埃を集塵容器内に留め、空気を排出路へと通過させる。流入路は吸気口から集塵容器へと連通する経路である。排出路は集塵容器および集塵フィルタから掃除機本体へと排出する排気口へと連通する経路である。電動送風機は、例えば排出路に配置され、吸気口から空気を吸い込んで流入路を介して集塵容器に導く。さらにその空気を集塵フィルタ、排出路を経て排気口へと導き排出させる。前述した実施形態において、吸塵機構は、吸気口、回転ブラシ、ブラシモータ、集塵容器およびフィルタ、流入路、排出路および電動送風機に相当する。

また、筐体は、自動車に例えると車体に相当するものであり、掃除機の吸塵機構や回路を収容している。さらに、ロボット掃除機を走行させるための機構として左右の駆動輪とそれらの駆動輪を独立して駆動する動力部としてのモータを備えている。
また、障害物検出部は、例えば、障害物への近接を検出する超音波センサを用いて実現される。さらに、障害物への衝突を検出するスイッチまたはセンサを有していてもよい。
人感知部は、ロボット掃除機の周囲に存在する人を感知するものである。人だけではなく動物を感知してよいが感知しなくてもよい。その具体的な態様は、例えば、音声を感知するマイクロフォンおよび音声認識回路、画像を捉えるカメラおよび画像解析部および／または人感センサである。
周囲とはロボット掃除機の近傍を意味するが、例えば予め定められた距離の範囲内であり、またはロボット掃除機が置かれた室内である。また、例えば音声で人を感知する場合は、ある大きさの音声が収集される範囲である。画像で人を感知する場合は画像に写る範囲であってもよく、あるいはその画像から近傍の領域を判断してその範囲内としてもよい。前述した実施形態において、人感知部は、マイクロフォンおよび音声認識部、カメラおよび画像解析部並びに人感センサに相当する。

制御部のハードウェアは、主として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等を有するマイクロコンピュータであり、前記ＣＰＵがＲＯＭあるいは外部の記憶部に予め格納された制御プログラムに従ってそれらハードウェア資源を用いて処理を実行し制御部としての機能を実現する。前述した実施形態において、制御部は、清掃作業を実行するために電動送風機、ブラシモータのハードウェア資源を制御する。また、動力部、障害物検出部、人感知部等のハードウェア資源を用いて走行制御を具体的に実現する。前記制御部は、吸塵機構の電動送風機やブラシモータを通常の回転速度から予め定められた分だけ落とすことによって静音モードに切換える。それに加えて、あるいはそれに代えて、前記制御部は、動力部の駆動速度を通常の速度から予め定められた分だけ落とすことによって静音モードに切換える。

１：掃除ロボット
２：筐体
２ａ：底板
２ｂ：天板
２ｃ：側板
３：蓋部
９：回転ブラシ
１０：サイドブラシ
１１：制御部
１２：充電池
１４：障害物検出部
１４Ｃ：衝突センサ
１４Ｆ：前方超音波センサ
１４Ｌ：左方超音波センサ
１４Ｒ：右方超音波センサ
１５：集塵部
１８：前輪床面検出センサ
１９Ｌ：左輪床面検出センサ
１９Ｒ：右輪床面検出センサ
２１：動力部
２２Ｌ：左駆動輪
２２Ｒ：右駆動輪
２６：後輪
２７：前輪
３１：吸気口
３２：排気口
５１：入力部
５２Ｍ：主電源スイッチ
５２Ｓ：電源スイッチ
５３：起動スイッチ
５４：人感センサ
６１：記憶部
６２：電池情報
６３：位置情報
７１：動作モード情報
７２：運転モード
７２ａ：通常モード
７２ｂ：静音モード
７３：スタンバイモード
７４：スリープモード
１１３：人感知部
１１３Ａ：画像解析部
１１３Ｃ：カメラ
１１３Ｍ：マイクロフォン
１１３Ｓ：音声認識部
１１５：電動送風機
１１７：イオン発生部
１１９：ブラシモータ

Claims (5)

1. 吸塵機構を有する筐体と、
   前記筐体を駆動する動力部と、
   周囲に存在する人を感知する人感知部と、
   障害物を回避しながら前記筐体が走行するよう前記動力部の駆動を制御し、かつ前記吸塵機構および前記人感知部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記動力部および／または前記吸塵機構の駆動を、通常の駆動よりも抑えて制御することを特徴とする自走式掃除機。
2. 前記人感知部は、人との距離を感知し、
   前記制御部は、前記人との距離に応じて駆動を抑えるように制御する請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記吸塵機構は、吸気口から塵埃を含む空気を吸引して塵埃が除去された空気を排出させる電動送風機を含み、
   前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記電動送風機の回転速度を低くするように制御する請求項１または２に記載の自走式掃除機。
4. 前記吸塵機構は、吸込口近傍に配置された回転ブラシおよびその回転ブラシを回転させるブラシ駆動部を含み、
   前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記ブラシ駆動部の駆動速度を低くするように制御する請求項１〜３の何れか一つに記載の自走式掃除機。
5. 前記制御部は、前記人感知部が周囲に人を感知したことに応答して前記動力部の駆動速度を低くするように制御する請求項１〜４の何れか一つに記載の自走式掃除機。