JP2018068885A - 自律型電気掃除装置 - Google Patents

Abstract

【課題】いわゆるバーチャルガードのように自ら信号を発する標識を用いることなく、視覚的に認知可能な標識を用いて侵入を禁止する領域を指定することが可能であり、かつ領域を指定する際に掃除機本体を都度、移動させる必要のない、利便性の高い自律型電気掃除装置を提案する。【解決手段】自律型電気掃除装置１は、自律して移動可能な掃除機本体２５と、掃除機本体２５に設けられて視差画像を撮影するステレオカメラ部３９と、視差画像を解析して予め定められる標識情報を認識可能な画像認識部４６と、標識情報に関連付けられ、かつ掃除機本体２５の侵入を禁止する禁止領域ＰＡを定める禁止領域情報４５を記憶する記憶部４８と、画像認識部４６が標識情報を認識した場合、禁止領域情報４５に従って掃除機本体２５が禁止領域ＰＡ内へ侵入することを妨げて掃除機本体２５を自律移動させる制御部４９と、を備えている。【選択図】 図２

Description

本発明に係る実施形態は自律型電気掃除装置に関する。

被掃除面を自律的に移動して掃除する自律型電気掃除装置が知られている。

従来の自律型電気掃除装置は、掃除機本体に搭載されたカメラに向かってユーザーが指さししたり、発声したり、リモコン操作したり、マーカーを配置したりすることで掃除すべき領域を直接的に指定する。

特開２０１３−２５０７４７号公報

従来の自律型電気掃除装置は、カメラに向かって掃除すべき領域を指示する必要があるため、カメラの撮影範囲（画角）外に領域を指定することができない。換言すると、従来の自律型電気掃除装置は、配置された箇所から撮影可能な範囲の中でしか掃除すべき領域を指定することができない。

換言すると、従来の自律型電気掃除装置は、掃除すべき領域の全域を撮影可能な場所に自律型電気掃除装置を予め移動させておかなければならない。

しかしながら、一般的な居室には家具のような障害物が置かれているため、視界を遮られることなく居室の全域をカメラで撮影することは難しい。

また、一般的な居室では、初期位置におけるカメラの撮影範囲の外側にも掃除すべき領域が存在することが容易に想定される。

つまり、掃除すべき領域を指定するよりも掃除すべきでない領域、つまり自律型電気掃除装置の侵入を禁止する領域を指定する方が、利便性に優れている。

また、掃除すべき領域を指定する場合であっても、掃除すべきでない領域を指定する場合であっても、これらの領域を指定する際に、自律型掃除装置自体を都度、移動させることは煩雑に過ぎる。

そこで、本発明は、いわゆるバーチャルガードのように自ら信号を発する標識を用いることなく、視覚的に認知可能な標識を用いて侵入を禁止する領域を指定することが可能であり、かつ領域を指定する際に掃除機本体を都度、移動させる必要のない、利便性の高い自律型電気掃除装置を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置は、自律して移動可能な掃除機本体と、前記掃除機本体に設けられて視差画像を撮影するステレオカメラと、前記視差画像を解析して予め定められる標識情報を認識可能な画像認識部と、前記標識情報に関連付けられ、かつ前記掃除機本体の侵入を禁止する領域を定める禁止領域情報を記憶する記憶部と、前記画像認識部が前記標識情報を認識した場合、前記禁止領域情報に従って前記掃除機本体が前記領域内へ侵入することを禁じて前記掃除機本体を自律移動させる制御部と、を備えている。

本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置を含む運転制御システムを示すシステム構成図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置のブロック図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置の正面図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置を左斜め前から示す斜視図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置を左斜め後ろから示す斜視図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置が識別する標識を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置が識別する標識を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置が識別する標識を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置が識別する標識を例示する図。 本発明の実施形態に係る自律型掃除装置が識別する標識を例示する図。

本発明に係る自律型電気掃除装置の実施形態について図１から図１０を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置を含む運転制御システムを示すシステム構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、運転制御システム２に通信可能に接続することができる。

運転制御システム２は、電気通信網３に通信可能に接続されるサーバ５を経由して、遠隔操作端末６と自律型電気掃除装置１との間で運転開始指示を含む通信信号を双方向通信する。また、運転制御システム２は、電気通信網３に通信可能に接続されるサーバ５を経由して、構内端末７と自律型電気掃除装置１との間で運転開始指示を含む通信信号を双方向通信する。なお、遠隔操作端末６および構内端末７を操作端末８と総称する。

電気通信網３は、外部ネットワーク９と、構内通信網１１と、通信中継機器１２と、を含んでいる。通信中継機器１２は、構内通信網１１と外部ネットワーク９との間で通信を双方向に中継する。

構内通信網１１は、通信中継機器１２に一体化される無線または有線の電気通信網である。自律型電気掃除装置１および構内端末７は、構内通信網１１に通信可能に接続されている。

外部ネットワーク９は、インターネット１３を含んでいる。通信中継機器１２、サーバ５、および遠隔操作端末６は、公衆電話網や携帯電話網などを介してインターネット１３に接続されている。

サーバ５は、自律型電気掃除装置１と遠隔操作端末６との情報通信を仲介している。サーバ５は、インターネット１３を介して多数の自律型電気掃除装置１との間で通信している。サーバ５は、それぞれの自律型電気掃除装置１に識別子を付与している。自律型電気掃除装置１のユーザーは、サーバ５が提供する識別子を用いて遠隔操作端末６と自宅の自律型電気掃除装置１との間で双方向通信を確立することができる。

遠隔操作端末６は、公衆無線回線や携帯電話回線を介してインターネット１３に接続され、サーバ５との間で双方向通信可能な装置である。遠隔操作端末６は、自律型電気掃除装置１の掃除運転開始指示、一時停止指示、および停止指示などの操作指示の入力を受け付ける。また、遠隔操作端末６は、運転中、一時停止中、および停止中など、自律型電気掃除装置１の状態を通知する通信信号をサーバ５から取得して画面に出力する。

自律型電気掃除装置１は、いわゆるロボットクリーナである。自律型電気掃除装置１は、居室内の床面、つまり被掃除面を自律的に移動して塵埃を捕集し、その後、充電台２１へ帰巣して次の掃除運転を待機する。

自律型電気掃除装置１は、赤外線通信によって充電台２１の相対的な位置を検出する。自律型電気掃除装置１は、自律して移動可能な掃除機本体２５と、掃除機本体２５に設けられる二次電池２６と、を備えている。掃除機本体２５は、二次電池２６の電力を消費して自律移動する。

充電台２１は、居室内の被掃除面上に設置されている。充電台２１は、自律型電気掃除装置１を接続または分離可能であって、自律型電気掃除装置１が接続された状態において、商用交流電源から二次電池２６へ電力を導く電源コード２７を備えている。

また、自律型電気掃除装置１は、充電台２１に接続されて電源コード２７から二次電池２６への送電が可能になったか否かを判定する接続判定部２８を備えている。接続判定部２８は、接触式のセンサであっても良いし、非接触式のセンサであっても良い。

次に、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置１について詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除装置のブロック図である。

図２に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、底面に吸込口（図示省略）を有する中空の掃除機本体２５と、掃除機本体２５の後部に設けられる塵埃容器２９と、掃除機本体２５内に収容されて塵埃容器２９に接続される電動送風機３１と、被掃除面上の掃除機本体２５を移動させる移動部３２と、移動部３２を駆動させる駆動部３３と、駆動部３３を制御して掃除機本体２５を自律的に移動させる自律制御部３５と、通信中継機器１２との間で運転開始指示を含む通信信号を送受信する通信部３６と、自律制御部３５への操作指示を受け付ける入力部３７と、掃除機本体２５に設けられて視差画像を撮影するステレオカメラ部３９と、電動送風機３１、自律制御部３５、駆動部３３、およびステレオカメラ部３９で消費される電力を蓄える二次電池２６と、を備えている。

塵埃容器２９は、電動送風機３１が発生させる吸込負圧によって掃除機本体２５底面の吸込口から吸い込まれる塵埃を蓄積する。塵埃容器２９は、塵埃を濾過捕集するフィルタや、遠心分離(サイクロン分離)や直進分離などの慣性分離によって吸込口から吸い込まれる塵埃と空気とを分離する。塵埃容器２９は、分離した塵埃を蓄積する一方で、分離した空気を電動送風機３１へ送り込む。

電動送風機３１は、二次電池２６の電力を消費して駆動し、吸込負圧を生じさせる。電動送風機３１が生じさせた吸込負圧は、塵埃容器２９を経て掃除機本体２５底面の吸込口に作用する。二次電池２６と電動送風機３１との間には第一スイッチング素子４１が電気的に接続されている。自律制御部３５は、第一スイッチング素子４１をスイッチング制御することによって電動送風機３１の駆動を制御する。

移動部３２は、掃除機本体２５の底面に配置される左右一対の駆動輪（図示省略）と、掃除機本体２５の底面に配置される旋回輪（図示省略）と、を備えている。移動部３２は、一対の駆動輪および旋回輪の３点で接地して掃除機本体２５を支えている。旋回輪は、いわゆるキャスターであって従動する。

駆動部３３は、それぞれの駆動輪に接続される一対の電動機である。駆動部３３は、それぞれの駆動輪を独立に駆動させる。自律制御部３５は、駆動部３３の電動機の回転方向を切り換えることによって自律型電気掃除装置１の移動、つまり前進、後退、または旋回を行う。二次電池２６と駆動部３３との間には第二スイッチング素子４２が電気的に接続されている。自律制御部３５は、第二スイッチング素子４２をスイッチング制御することによって駆動部３３の駆動を制御し、ひいては掃除機本体２５を移動させる。

通信部３６は、通信中継機器１２との間で無線通信回線を確立して、自律型電気掃除装置１への操作指示を含む通信信号を受信する一方、自律型電気掃除装置１の状態を通知する通信信号を送信する。

通信部３６は、通信中継機器１２から掃除運転開始指示、一時停止指示、および停止指示など、自律型電気掃除装置１に対する操作指示を含む通信信号を受信する一方、運転中、一時停止中、および停止中など、自律型電気掃除装置１の状態を通知する通信信号を送信する。

入力部３７は、操作指示を受け付けて自律制御部３５へ出力する。入力部３７は、掃除機本体２５に設けられる例えばスイッチの他に、赤外線を利用して操作指示を自律制御部３５へ送信するリモートコントローラ（図示省略）であっても良い。

二次電池２６は、電動送風機３１、駆動部３３、および自律制御部３５の電源であり、これらへ供給される電力を蓄えている。

ステレオカメラ部３９は、視差画像を逐次に取得し、この視差画像を自律制御部３５へ出力する。

自律制御部３５は、マイクロプロセッサ（図示省略）、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備えている。

自律制御部３５は、入力部３７または通信部３６から取得する操作指示の内容に応じて第一スイッチング素子４１および第二スイッチング素子４２を制御し、ひいては電動送風機３１および駆動部３３を制御し、掃除を行う。

自律制御部３５が実行する操作指示の内容には、自律型電気掃除装置１の掃除運転開始指示、一時停止指示、掃除運転再開指示、および停止指示が含まれている。自律制御部３５は、これらの操作指示の内容を入力部３７、または通信部３６を介して操作端末８から取得する。なお、掃除運転再開指示とは、掃除運転を一時停止している最中に受け付ける運転開始指示である。

また、自律制御部３５は、通信信号に含まれる運転開始指示を通信部３６から取得して掃除運転を開始するときに、掃除運転を開始すること、または開始したことを通信信号に含め、この通信信号を通信部３６から通信中継機器１２へ送信する。掃除運転を開始すること、または開始したことを含む通信信号は、通信中継機器１２から遠隔操作を指示した操作端末８へ送信される。通信信号を受信した操作端末８は、使用者に掃除運転が開始されたことを知らせる。

さらに、自律制御部３５は、ステレオカメラ部３９が撮影した視差画像を解析し、予め定められる標識情報を認識した場合には、この標識情報に関連付けられる禁止領域情報４５から掃除機本体２５の侵入を禁止する領域（以下、単に「禁止領域ＰＡ」と言う。）を特定し、禁止領域ＰＡに従って掃除機本体２５の自律移動を行う。

換言すると、自律型電気掃除装置１は、ステレオカメラ部３９の視差画像に標識Ｓが撮影された場合には、標識Ｓに関連付けられる禁止領域情報４５に従って掃除機本体２５が禁止領域ＰＡへ侵入することを禁じて自律で移動し、被掃除面の掃除を行う。

ここで、標識情報は、立体状または面状の標識Ｓを撮影して得ることができる画像である。禁止領域情報４５は、禁止領域ＰＡを定めている。

自律制御部３５は、ステレオカメラ部３９が撮影した視差画像を解析して予め定められる標識情報を認識可能な画像認識部４６と、視差画像上で認識される標識情報からステレオカメラ部３９の撮影位置を基準として標識Ｓと掃除機本体２５との相対的な位置関係を求める距離演算部４７と、標識情報に関連付けられ、かつ禁止領域ＰＡを定める禁止領域情報４５を記憶する記憶部４８と、画像認識部４６が標識情報を認識した場合、禁止領域情報４５に従って掃除機本体２５が禁止領域ＰＡ内へ侵入することを禁じて掃除機本体２５を自律移動させる制御部４９と、を備えている。

画像認識部４６、距離演算部４７および制御部４９は、自律制御部３５のマイクロプロセッサが実行するプログラムである。

画像認識部４６は、ステレオカメラ部３９から視差画像を取得する。また、画像認識部４６は、取得した視差画像を逐次に解析して予め定められる標識情報を認識する。標識情報の認識処理は、既知の画像解析手法、あるいは画像認識手法、例えば記憶部４８に予め記憶される登録標識情報５１とのパターンマッチングによって行われる。登録標識情報５１は、標識Ｓを撮影し、その画像を解析して抽出される特徴をデータ化したものであり、禁止領域ＰＡを定めている。

画像認識部４６は、視差画像に標識情報を認識した場合、認識した標識情報を距離演算部４７へ渡す。他方、画像認識部４６は、視差画像に標識情報が認識されない場合、標識情報が認識されていないことを知らせる情報（以下、単に「未認識情報」と言う。例えば０値やＮＵＬＬ値である。）を距離演算部４７へ渡す。

距離演算部４７は、画像認識部４６から標識情報を受け取った場合には、標識Ｓと掃除機本体２５との相対的な位置関係を求め、制御部４９へ出力する。

他方、距離演算部４７は、画像認識部４６から未認識情報を受け取った場合には、未認識情報を制御部４９へ出力する。なお、画像認識部４６が出力する未認識情報と、距離演算部４７が出力する未認識情報は、同じであっても良いし、異なっていても良い。

制御部４９は、ステレオカメラ部３９が撮影する視差画像に標識情報が認識されていない場合には、進行方向に禁止領域ＰＡがなく、ステレオカメラ部３９の撮影範囲（画角）の全域を掃除して良い領域として自律走行を継続し、被掃除面を掃除する。より具体的には、制御部４９は、距離演算部４７から未認識情報を受け取った場合には、進行方向に禁止領域ＰＡがなく、ステレオカメラ部３９の撮影範囲の全域を掃除して良い領域として自律走行を継続し、被掃除面を掃除する。

他方、制御部４９は、ステレオカメラ部３９が撮影する視差画像に標識情報が認識された場合には、禁止領域ＰＡへ侵入することを禁じ、禁止領域ＰＡを迂回して自律走行を継続し、被掃除面を掃除する。より具体的には、制御部４９は、距離演算部４７から標識Ｓと掃除機本体２５との相対的な位置関係を受け取った場合には、標識Ｓと掃除機本体２５との離間距離が禁止領域ＰＡの内側に達することのないよう自律走行を継続し、被掃除面を掃除する。この場合、制御部４９は、距離演算部４７が演算した標識Ｓと掃除機本体２５との相対的な位置関係を基準に用い、かつ画像認識部４６が認識した標識情報に対応する禁止領域情報４５を参照して禁止領域ＰＡを特定する。

なお、「禁止領域ＰＡの特定」とは、掃除機本体２５を基準とする禁止領域ＰＡの相対位置、および形状を明らかにすることである。距離演算部４７で禁止領域ＰＡを特定し、制御部４９は、距離演算部４７から特定された禁止領域ＰＡを受け取っても良い。

記憶部４８は、記憶装置に確保されている記憶領域である。記憶部４８は、登録標識情報５１および禁止領域情報４５を記憶している。

画像認識部４６、距離演算部４７、および登録標識情報５１は、ステレオカメラ部３９の制御回路（図示省略）に組み込まれていても良い。この場合、ステレオカメラ部３９は、視差画像を解析して標識情報を認識し、認識した標識情報を制御部４９へ通知する機能を包含するモジュールとして提供される。

図３は、本発明の実施形態に係る自律型掃除装置の正面図である。

図４は、本発明の実施形態に係る自律型掃除装置を左斜め前から示す斜視図である。

図５は、本発明の実施形態に係る自律型掃除装置を左斜め後ろから示す斜視図である。

図３から図５に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１の掃除機本体２５は、前進方向Ｆに沿う対称線（中心線）に対して左右対称な形状、例えば円盤形状である。

掃除機本体２５の前部には、左右一対の旋回ブラシ５５が設けられている。それぞれの旋回ブラシ５５は、床面に向かって三つ叉に延びる線状のブラシを有している。左右の旋回ブラシ５５は、被掃除面上を掃いて掃除機本体２５底面の吸込口（図示省略）へ塵埃を導く。旋回ブラシ５５の回転中心は、自律型電気掃除装置１の前進方向へおける吸込口の投影領域に対して左右それぞれの外側に配置されている。旋回ブラシ５５を駆動させる電動機（図示省略）は、掃除機本体２５の径方向へ出没可能なハウジング５６に収容されている。

掃除機本体２５の周面のうち前進方向に晒される前半部には、半円弧状のバンパ５７が設けられている。バンパ５７は、前方から掃除機本体２５に加わる衝撃を緩衝する。バンパ５７は、旋回ブラシ５５の電動機を収容するハウジング５６を避けて３分割されている。

３分割されるバンパ５７のうち左側バンパ５７ａおよび右側バンパ５７ｂには、赤外線を利用して障害物を検知する第一対物センサ５９がそれぞれ埋設されている。

３分割されるバンパ５７のうち正面バンパ５７ｃには、超音波を利用して障害物を検知する第二対物センサ６１が左右一対に埋設されている。

第一対物センサ５９および第二対物センサ６１は、検知結果を自律制御部３５へ出力する。自律制御部３５は、第一対物センサ５９および第二対物センサ６１の検知結果に基づいて障害物を回避しつつ掃除機本体２５を自律移動させる。

ステレオカメラ部３９は、掃除機本体２５の正面に設けられて掃除機本体２５の前方を撮影する。ステレオカメラ部３９は、正面バンパ５７ｃの内側に設けられている。正面バンパ５７ｃは、ステレオカメラ部３９の撮影に支障のないよう、窓を有している。なお、ステレオカメラ部３９は、掃除機本体２５の天面に設けられていても良い。

ところで、禁止領域ＰＡは、ユーザーの所望によって形状や大きさを選択できること、あるいは変更できることが、自律型電気掃除装置１の利便性の向上に適う。

そこで、自律制御部３５は、さまざまな標識Ｓによって、それぞれに性質の異なる禁止領域ＰＡを特定する。以下に標識Ｓの具体例を説明する。

図６から図１０は、本発明の実施形態に係る自律型掃除装置が識別する標識を例示する図である。

図６に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、面状の標識Ｓ１によって禁止領域ＰＡを特定することができる。以下、「面状の標識Ｓ１」を単に面標識Ｓ１と言う。

面標識Ｓ１は、居室の壁面や家具の表面などに貼付される。面標識Ｓ１を貼付する箇所は、平面であっても良いし、曲面であっても良い。自律型電気掃除装置１は、ステレオカメラ部３９の撮影範囲に面標識Ｓ１が映り込むと、面標識Ｓ１に対応する禁止領域ＰＡを特定し、禁止領域ＰＡへの侵入を禁じる。換言すると、標識情報は、面標識Ｓ１を撮影して得ることができる視差画像である。

面標識Ｓ１には、○（図６）、△（図示省略）、□（図示省略）、×（図示省略）など形状、模様、色彩、およびこれらを組み合わせた記号、またはバーコード（図示省略）が記載されている。面標識Ｓ１に記載される記号やバーコードごとに、禁止領域ＰＡが定められている。

禁止領域ＰＡは、面標識Ｓ１を中心とする距離Ｌで定められている。換言すると、禁止領域ＰＡを定める禁止領域情報４５は、面標識Ｓ１を中心とする距離Ｌで定められ、面標識Ｓ１の模様または形状ごとに異なっている。この場合、禁止領域ＰＡは扇形状、または半円形状になる。

また、禁止領域ＰＡは、面標識Ｓ１を中心とする形状で定められていていてもよい。換言すると、禁止領域ＰＡを定める禁止領域情報４５は、面標識Ｓ１を中心とする形状で定められ、面標識Ｓ１の模様または形状ごとに異なっている。この場合、面標識Ｓ１は、三角形や四角形のような多角形や、楕円形などを含む非円形の禁止領域ＰＡを指定することができる。

なお、禁止領域ＰＡを定める距離Ｌは、面標識Ｓ１の模様または形状で指定する以外に、入力部３７から設定可能であり、また、通信部３６を介して操作端末８から設定可能である。

また、面標識Ｓ１を中心とする形状の大きさ、例えば矩形の禁止領域ＰＡの辺の長さも、面標識Ｓ１の模様または形状で指定する以外に、入力部３７から設定可能であり、また、通信部３６を介して操作端末８から設定可能である。

また、図７に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、立体状の標識Ｓ２によって禁止領域ＰＡを特定することができる。以下、「立体状の標識Ｓ２」を単に立体標識Ｓ２と言う。

立体標識Ｓ２は、居室の床面に配置される。自律型電気掃除装置１は、ステレオカメラ部３９の撮影範囲に立体標識Ｓ２が映り込むと、立体標識Ｓ２に対応する禁止領域ＰＡを特定し、禁止領域ＰＡへの侵入を禁じる。換言すると、標識情報は、立体標識Ｓ２を撮影して得ることができる視差画像である。

立体標識Ｓ２は、その周囲３６０度から撮影することができる点において、面標識Ｓ１と異なる。立体標識Ｓ２は、例えば円柱のように周囲３６０度いずれの方向から撮影しても同じ形状であっても良いし、撮影する方向によって異なる形状を撮影できるものであっても良い。

立体標識Ｓ２には、○（図示省略）、△（図示省略）、□（図示省略）、×（図示省略）など形状、模様、色彩、およびこれらを組み合わせた記号、またはバーコード（図示省略）が記載されている。立体標識Ｓ２に記載される記号やバーコードごとに、禁止領域ＰＡが定められている。禁止領域ＰＡは、立体標識Ｓ２自体の形状ごとに定められていても良い。本実施形態の立体標識Ｓ２には、三条の波線が描かれている。

禁止領域ＰＡは、立体標識Ｓ２を中心とする距離Ｌで定めされている。換言すると、禁止領域ＰＡを定める禁止領域情報は、立体標識Ｓ２を中心とする距離Ｌで定められ、立体標識Ｓ２の模様または形状ごとに異なっている。この場合、禁止領域ＰＡは円形状になる。

また、禁止領域ＰＡは、立体標識Ｓ２を中心とする形状で定められていていてもよい。換言すると、禁止領域ＰＡを定める禁止領域情報４５は、立体標識Ｓ２を中心とする形状で定められ、立体標識Ｓ２の模様または形状ごとに異なっている。この場合、立体標識Ｓ２は、三角形や四角形のような多角形や、楕円形などを含む非円形の禁止領域ＰＡを指定できる。

なお、禁止領域ＰＡを定める距離Ｌは、立体標識Ｓ２の模様または形状で指定する以外に、入力部３７から設定可能であり、また、通信部３６を介して操作端末８から設定可能である。

また、立体標識Ｓ２を中心とする形状の大きさも、立体標識Ｓ２の模様または形状で指定する以外に、入力部３７から設定可能であり、また、通信部３６を介して操作端末８から設定可能である。

さらに、図８に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃに関連付けられた１つの禁止領域ＰＡを特定することができる。

複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、禁止領域ＰＡの一方の端（左端）を特定する標識Ｓ３ａと、他方の端（右端）を特定する標識Ｓ３ｃと、禁止領域ＰＡの中程を特定する標識Ｓ３ｂと、を含んでいる。

なお、複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、立体標識でも良いし、面標識であっても良いし、立体標識と面標識とを組み合わせたものでも良い。また、本実施形態に係る複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、３つの標識を含んでいるが、２つ以上の標識を含んでいればよい。

自律型電気掃除装置１は、全ての標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃがステレオカメラ部３９の撮影範囲に映り込んでいれば当然に、複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃのうち少なくとも１つがステレオカメラ部３９の撮影範囲に映り込んでいれば禁止領域ＰＡを特定できる。つまり、複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、自律型電気掃除装置１と比較して大きな禁止領域ＰＡを定めることができる。

仮に１つの標識Ｓで大きな禁止領域ＰＡを定めると、ステレオカメラ部３９の撮影方向によっては標識Ｓがステレオカメラ部３９の撮影範囲（画角）から外れてしまう。そうすると、自律型電気掃除装置１は、禁止領域ＰＡの認識を逸してしまい、禁止領域ＰＡに侵入してしまう可能性がある。複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、このような禁止領域ＰＡの認識漏れを防ぐことができる。

また、複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、それぞれの標識の記載や形状だけでなく、標識同士の組み合わせによって禁止領域ＰＡの設定を様々に変更できる。この標識同士の組み合わせによる禁止領域ＰＡの設定変更は、組み立て玩具（例えばレゴブロック）のような楽しみを提供することも可能である。例えば、複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃで自律型電気掃除装置１を誘導して遊ぶような使い方ができる。

また、図９に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、一対の標識Ｓ４ａ、Ｓ４ｂに関連付けられた１つの禁止領域ＰＡを特定することができる。

一対の標識Ｓ４ａ、Ｓ４ｂは、一方の標識Ｓ４ａと他方の標識Ｓ４ｂとを結ぶ直線ＢＬを境界とし、自律型電気掃除装置１から見て直線ＢＬよりも奥側に禁止領域ＰＡを特定する点において、図８の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃとは異なる。図８のように使用される標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃと図９のように使用される標識Ｓ４ａ、Ｓ４ｂとは、記載される記号やバーコード、標識Ｓ自体の形状を異ならせて区別される。

一対の標識Ｓ４ａ、Ｓ４ｂは、例えば廊下Ｐよりも先に自律型電気掃除装置１を進入させたくない場合に使い勝手が良い。

さらに、図１０に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、紐状または縄状の立体標識Ｓ５を用いることもできる。

例えば、居室の中央に荷物Ｂを一時的に置いておく場合、荷物Ｂが邪魔になって図７のような立体標識Ｓ２を置くことができない。また、図７のような立体標識Ｓ２を荷物Ｂの傍らに置くことはできるが、立体標識Ｓ２が荷物Ｂの死角に入り込むと、自律型電気掃除装置１は禁止領域ＰＡを特定できなくなる。荷物Ｂを複数の立体標識Ｓ２で囲むこともできるが、設置や片付けに手間が掛かる。

そこで、自律型電気掃除装置１は、紐状または縄状の立体標識Ｓ５で荷物Ｂを囲むことによって、禁止領域ＰＡを特定できる。立体標識Ｓ５は、例えば黄色と黒色とが交互に着色された、標識ロープ（いわゆるトラロープ）のようなものである。

これら標識Ｓ（面標識Ｓ１、立体標識Ｓ２、複数の標識Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃ、一対の標識Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ、および立体標識Ｓ５）を撮影した画像を解析して抽出される特徴が、登録標識情報５１として記憶部４８に予め記憶されている。

本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、ステレオカメラ部３９の視差画像に標識Ｓが映り込んだ場合には、標識Ｓに対応する禁止領域ＰＡを特定し、禁止領域ＰＡ内へ侵入することを禁じて掃除機本体２５を自律移動させるため、禁止領域ＰＡを指定する際に掃除機本体２５を都度、移動させる煩わしさがなく、かつ掃除すべき領域を指定する従来の自律柄電気掃除装置よりも利便性に優れている。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、ステレオカメラ部３９の視差画像に標識Ｓが映り込んだ場合には、標識に対応する禁止領域ＰＡ内へ侵入することを禁じて掃除機本体２５を自律移動させる一方、視差画像に標識Ｓが映っていない場合には、ステレオカメラ部３９の撮影範囲の全域を自律移動して掃除するため、仮に初期位置でステレオカメラ部３９の視界が障害物で遮られていたとしても、自律移動しつつ逐次、禁止領域ＰＡを探索しつつ居室全体の掃除を行うことができる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、ステレオカメラ部３９で撮影可能な標識Ｓで禁止領域ＰＡを指定するため、いわゆるバーチャルガードのように自ら信号を発する標識を用いる必要がない。つまり、自律型電気掃除装置１は、標識Ｓのための電源コードが不要であり、これに自律移動を妨げられることがなく、また標識Ｓの電池切れで禁止領域ＰＡを認識し漏らすこともない。

さらにまた、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、面標識Ｓ１や立体標識Ｓ２を用いるため、標識Ｓを壁に貼付したり、床面に設置したりするなど、禁止領域ＰＡを分かりやすく、容易に設定することができる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、標識Ｓを中心とする距離Ｌや形状で禁止領域ＰＡを設定できるため、直感的に分かりやすく禁止領域ＰＡを設定することができる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、複数の標識Ｓに関連付けられた１つの禁止領域ＰＡを設定できるため、ステレオカメラ部３９の撮影範囲（画角）を意識することなく、広範囲の禁止領域ＰＡを設定できる。

さらにまた、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、複数の標識Ｓに関連付けられた１つの禁止領域ＰＡを設定できるため、禁止領域ＰＡの設定の自由度を高め、標識Ｓの組合せによって様々な禁止領域ＰＡを設定できる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１は、入力部３７、および通信部３６を介して操作端末８から禁止領域ＰＡの大きさ（距離Ｌや、禁止領域ＰＡの形状の大きさ）を設定できるため、さらに利便性を高めることができる。

したがって、本実施形態に係る自律型電気掃除装置１によれば、いわゆるバーチャルガードのように自ら信号を発する標識を用いることなく、視覚的に認知可能な標識Ｓを用いて禁止領域ＰＡを指定することが可能であり、かつ禁止領域ＰＡを指定する際に掃除機本体２５を都度、移動させる必要のなく、利便性を高めることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…自律型電気掃除装置、２…運転制御システム、３…電気通信網、５…サーバ、６…遠隔操作端末、７…構内端末、８…操作端末、９…外部ネットワーク、１１…構内通信網、１２…通信中継機器、１３…インターネット、２１…充電台、２５…掃除機本体、２６…二次電池、２７…電源コード、２８…接続判定部、２９…塵埃容器、３１…電動送風機、３２…移動部、３３…駆動部、３５…自律制御部、３６…通信部、３７…入力部、３９…ステレオカメラ部、４１…第一スイッチング素子、４２…第二スイッチング素子、４５…禁止領域情報、４６…画像認識部、４７…距離演算部、４８…記憶部、４９…制御部、５１…登録標識情報、５５…旋回ブラシ、５６…ハウジング、５７…バンパ、５７ａ…左側バンパ、５７ｂ…右側バンパ、５７ｃ…正面バンパ、５９…第一対物センサ、６１…第二対物センサ。

Claims (11)

1. 自律して移動可能な掃除機本体と、
   前記掃除機本体に設けられて視差画像を撮影するステレオカメラと、
   前記視差画像を解析して予め定められる標識情報を認識可能な画像認識部と、
   前記標識情報に関連付けられ、かつ前記掃除機本体の侵入を禁止する領域を定める禁止領域情報を記憶する記憶部と、
   前記画像認識部が前記標識情報を認識した場合、前記禁止領域情報に従って前記掃除機本体が前記領域内へ侵入することを禁じて前記掃除機本体を自律移動させる制御部と、を備える自律型電気掃除装置。
2. 前記標識情報は、立体状の標識を撮影して得ることができる画像である請求項１に記載の自律型電気掃除装置。
3. 前記標識情報は、面状の標識を撮影して得ることができる画像である請求項１に記載の自律型電気掃除装置。
4. 前記禁止領域情報は、前記標識を中心とする距離で定められ、前記標識の模様または形状ごとに異なっている請求項１から３のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
5. 前記禁止領域情報は、前記標識を中心とする形状で定められ、前記標識の模様または形状ごとに異なっている請求項１から３のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
6. 前記禁止領域情報は、複数の前記標識に関連付けられた１つの前記領域である請求項１から３のいずれか１項に記載の自律型電気掃除装置。
7. 前記立体状の標識は、紐または縄である請求項２に記載の自律型電気掃除装置。
8. 前記距離を設定可能な入力部を備える請求項４に記載の自律型電気掃除装置。
9. 前記標識を中心とする形状の大きさを設定可能な入力部を備える請求項５に記載の自律型電気掃除装置。
10. 無線通信回線を通じて前記距離の設定値を受信する通信部を備える請求項４または８に記載の自律型電気掃除装置。
11. 無線通信回線を通じて前記標識を中心とする形状の大きさの設定値を受信する通信部を備える請求項５または９に記載の自律型電気掃除装置。

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