JP2018112799A - 自律走行型掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】充電台への帰還を効果的に行う自律走行型掃除機を提供する。
【解決手段】充電台が当該充電台の前方に発する２種以上の帰還信号の何れか一種以上を検知するステップと、帰還信号を検知しつつ、センサによって物体を検知するドッキング試行ステップと、ドッキング試行ステップ直後に検知する帰還信号の種類に応じて時計回り又は反時計回りに旋回するステップと、旋回の最中又は旋回後に検知している帰還信号の種類に応じて、再度ドッキングを試行するステップと、を実行する自律走行型掃除機。
【選択図】図３

Description

本発明は、自律走行型掃除機に関する。

特許文献１には、基地局から伝送される右信号と左信号との部分的に信号重複によって定義された経路を辿る自律ロボットのドッキング方法が記載されている。

特開２００７−１４９１１５号公報

しかしながら、自律ロボットがドッキングの調整に失敗したり、信号を見失ったりすると、ドッキングに失敗してしまうおそれがある。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、充電台への帰還を効果的に行う自律走行型掃除機を提供することを目的とする。本発明は、充電台が当該充電台の前方に発する２種以上の帰還信号の何れか一種以上を検知する帰還初期ステップと、前記帰還信号を検知しつつ、接触センサ又は非接触センサによって物体を検知するドッキング試行ステップと、前記ドッキング試行ステップ直後に検知する帰還信号の種類に応じて時計回り又は反時計回りに旋回する旋回ステップと、前記旋回の最中又は旋回後に検知している帰還信号の種類に応じて、再度ドッキングを試行する再試行ステップと、を実行する制御部を有する自律走行型掃除機である。

実施形態に係る自律走行型掃除機システムの全体構成図である。 実施形態に係る自律走行型掃除機システムの自律走行型掃除機の充電台が発信する３つの帰還信号を示す図である。 実施形態に係る自律走行型掃除機が充電台ドッキング失敗後、（ａ）時計回りに進む図、（ｂ）反時計回りに進む図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る自律走行型掃除機システムの全体構成図である。本実施形態は、自律走行しながら掃除する自律走行型掃除機の充電台への自動帰還システムである。

なお、自律走行型掃除機１００が主に進行する向きを前方、鉛直上向きを上方とし、図１に示すように前後・上下・左右を定義する。

図１に示すように、自律走行型掃除機システム１は、自律走行しながら掃除する自律走行型掃除機１００と、自律走行型掃除機１００を帰還させるための帰還信号を出力する基地局であるとともに、自律走行型掃除機１００を充電する充電装置である充電台２００と、を備える。

充電台２００は、部屋を区画する壁部の近傍など、掃除の妨げにならない位置に配置される。

［自律走行型掃除機１００］
自律走行型掃除機１００は、所定の掃除領域（例えば、室内）を自律的に移動しながら掃除する自走式電気掃除機である。

図１に示すように、自律走行型掃除機１００は、上壁（および一部の側壁）である上ケース１１１と、底壁（および一部の側壁）である下ケース１１２と、前部に設置されるバンパ１１３と、を含んで構成される本体１１０を備える。本体１１０は、各種モータや制御装置１５０等を収容する筐体である。上ケース１１１には、集塵ケース１１４が着脱自在に収容されている。バンパ１１３は、外部から作用する押圧力に応じて内外方向（平面視で本体１１０の中心側を内側とする。）で移動可能に設置されている。バンパ１１３は、左右一対のバンパばね（図示せず）によって外方向に付勢されている。

<中央受信器１７１および受信器１７２>
本体１１０の前部には、充電台２００から３つの帰還信号を受信する中央受信器１７１および受信器１７２が設置されている。

中央受信器１７１および受信器１７２は、本体１１０の幅方向に異ならせた位置に配置された受信素子である。

中央受信器１７１は、本体１１０の略中央に設置された広い指向性の受信器である。具体的には、中央受信器１７１は、指向性受信器であり、本体１１０の背面側の所定角度を除く全周に亘って帰還信号を受光する。中央受信器１７１は、本体１１０の左右幅の略中央で、バンパ１１３上方に固定されている。

受信器１７２は、中央受信器１７１より右側もしくは左側（本実施形態では、左側）に中央受信器１７１から所定距離離隔して設置された狭い指向性の受信器である。具体的には、受信器１７２は、指向性受信器であり、本体１１０の高さ方向の中央位置より低い位置で、本体１１０の左右幅の略中央より右に所定距離（例えば、約３０ｍｍ）離れた位置に、受信方向を略前向きにしてバンパ１１３に固定されている。

上記中央受信器１７１および受信器１７２は、いずれも指向性受信器であり、無指向性受信器ではない。すなわち、本実施形態では、指向性受信器のみを、それぞれ別体の受信器として持つ。したがって、自律走行型掃除機１００は、無指向性受信器と指向性受信器（中央受信器１７１，受信器１７２）の両方を持たない構成となっている。自律走行型掃除機１００は、広い指向性の中央受信器１７１によって、本体１１０の位置を把握し、狭い指向性の受信器１７２によって、本体１１０の方向を把握する。

<センサ類>
バンパセンサ１５１は、バンパ１１３の後退（障害物との接触）を検知するマイクロスイッチである。バンパセンサ１５１は、バンパ１１３の裏側で、本体１１０の前側（下ケース１１１の周縁付近）に右側、左側に分かれて固定されている。例えば、バンパ１１３の右側（または中央付近）に障害物が接触した場合、右側のバンパ１１３が後退し、バンパセンサ１５１を作動させることで、検知信号が制御装置１５０に出力される。

測距センサは、バンパ１１３の内側に設けられており、障害物までの距離を検出する赤外線センサである。測距センサは、赤外線を発光させる発光部（図示せず）と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部（図示せず）と、を有している。バンパ１１３は赤外線を少なくとも一部透過する材料で形成されており、この受光部によって検出される反射光の強さに基づいて、障害物までの距離が算出される。本実施形態では、下ケース１１２の周縁付近において正面前方に３個、さらにその左右両側の本体斜め前に１個ずつ、計５個の測距センサを設けている。本実施形態では、前方に３個の測距センサに加え、本体斜め前に１個ずつ測距センサを追加することで、本体１１０が充電台２００に側面から近づく場合に、充電台２００をより確実に検出できるようにする。なお、充電台２００側の接触対策として、充電台２００の側面は、白色系とすることで、測距センサの認識率を向上させている。バンパ１１３のうち少なくとも測距センサの近傍は、赤外線を透過させる樹脂またはガラスで形成されている。なお、測距センサとして他の種類のセンサ（例えば、超音波センサ、可視光センサ）を用いてもよい。

自律走行型掃除機１００は、その他、清掃面である床面の有無又は距離を検知する床面測距センサと、駆動輪が床面に接触しているかを検知する持上センサとを有する。
充電台２００は、床面に対して略垂直に延びる本体ケース２１１（充電台本体）と、本体ケース２１１の前面および上面を覆う本体ケースカバー２１２と、本体ケース２１１の下部から床面に平行に前側に突き出す一対の突出し部２１３と、突出し部２１３の上面２１３ａから突出する給電端子２１４と、左右の突出し部２１３の底部同士と本体ケース２１１の底部とを繋ぐベース板２１５と、を備える。

［帰還信号］
<３つの帰還信号>
図２は、充電台２００が発信する３つの帰還信号を示す図である。充電台２００は、赤外線ＬＥＤ２３１，２３２，２３３がそれぞれ３つの赤外線の帰還信号、すなわち充電台２００の中央の領域に向けた狭い領域の中央帰還信号（以下、Ｃ信号）と、充電台２００の左の領域に向けた広い領域の左側帰還信号（以下、Ｌ信号）と、充電台２００の右の領域に向けた広い領域の右側帰還信号（以下、Ｒ信号）と、を発信する。図２のハッチング部は、３つの帰還信号（Ｃ信号、Ｌ信号、Ｒ信号）の伝送領域を示している。図２のハッチング部に示すように、Ｌ信号は、左前方に向けて発信される広い領域の帰還信号であり、Ｒ信号は、右前方に向けて発信される広い領域の帰還信号である。これに対して、Ｃ信号は、充電台２００の中央に向けて発信される狭い領域の帰還信号である。Ｃ信号の伝送領域とＬ信号の伝送領域、および、Ｃ信号の伝送領域とＲ信号の伝送領域とは、それぞれ一部重複する。しかし、Ｌ信号の伝送領域とＲ信号の伝送領域とが重複することはない。

図３は充電台２００に帰還動作中の自律走行型掃除機１００充電台ドッキング失敗後、（ａ）時計回りに進む図、（ｂ）反時計回りに進む図である。帰還動作中の自律走行型掃除機１００は、充電台２００の３つの帰還信号何れかを検知し続けることができるように走行する。すなわち、左右方向に延びる壁面に沿って置かれた充電台２００に帰還しようとする場合、充電台２００の左前側の領域を右後方向に向かって近づいたり、充電台２００の右前側の領域を左後方向に向かって近づくケースが考えられる。そして、充電台２００へのドッキングを試行するが、必ずしも一度で成功するとは限らず、充電台２００への接触又は近接を検知することで回避動作を開始してしまうことがある。

このようなとき、充電台２００への接触又は近接をバンパ１１３又は測距センサで検知して回避動作を行った後に自律走行型掃除機１００が検知している帰還信号の種類に応じて、次に行う動作を決定することができる。具体的には、自律走行型掃除機１００がＲ信号を検知しているとき、自律走行型掃除機１００は上面視で時計回りに旋回することができる。こうすると、自律走行型掃除機１００が向いていた方向からさほど方向転換を必要とせずに充電台前側の領域に到達しやすい。すると、自律走行型掃除機１００はＣ信号又はＬ信号を検知可能な領域に到達しやすいため、充電台２００との相対的な位置関係を再び把握できるから、再度ドッキングを効果的に試行できる。例えば、Ｒ信号及びＣ信号を同時に検知可能な領域に到達した場合、自律走行型掃除機１００が充電台２００に対して直前方より少し右側に位置していることを確認できる。
なお、このようなときの旋回動作は、１８０°以上行うことが好ましく、３６０°以下又は２７０°以下行うことが好ましい。

また、自律走行型掃除機１００がＬ信号を検知しているとき、自律走行型掃除機１００は上面視で反時計回りに旋回することができる。こうすると、自律走行型掃除機１００が向いていた方向からさほど方向転換を必要とせずに充電台前側の領域に到達しやすい。すると、自律走行型掃除機１００はＣ信号又はＲ信号を検知可能な領域に到達しやすいため、充電台２００との相対的な位置関係を再び把握できるから、再度ドッキングを効果的に試行できる。
なお、このようなときの旋回動作は、１８０°以上行うことが好ましく、３６０°以下又は２７０°以下行うことが好ましい。

また、充電台２００への接触又は近接の検知に代えて又は追加して、帰還信号を検知しつつ床面が無いこと若しくは遠いこと又は駆動輪が持ち上げられたことを検知したことを条件の一つにして、上記の旋回動作を実行してもよい。

好ましくは、上記の旋回動作によって、Ｃ信号等、充電台２００の直前方又は直前方に近い方向に自律走行型掃除機１００が位置するように旋回することが好ましい。その後例えば、自律走行型掃除機１００の直前方側に設けたセンサを用いて帰還信号を検知させて、ドッキングを試行すると、より効果的な帰還を試行できる。

Claims (1)

1. 充電台が当該充電台の前方に発する２種以上の帰還信号の何れか一種以上を検知する帰還初期ステップと、
   前記帰還信号を検知しつつ、接触センサ又は非接触センサによって物体を検知するドッキング試行ステップと、
   前記ドッキング試行ステップ直後に検知する帰還信号の種類に応じて時計回り又は反時計回りに旋回する旋回ステップと、
   前記旋回の最中又は旋回後に検知している帰還信号の種類に応じて、再度ドッキングを試行する再試行ステップと、を実行する制御部を有する自律走行型掃除機。

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