CN114052562A - 吸尘器系统和吸尘器 - Google Patents

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本山裕之
田中雄大
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Abstract

本发明提供一种吸尘器系统和吸尘器。具备自主行走的吸尘器的吸尘器系统，吸尘器系统具备：位置传感器，其获取周围的物体的位置关系；地图获取部，其获取表示地面的地面地图；自身位置估计部，其基于位置传感器来估计自身在地面地图中的位置即自身位置；边界信息生成部，其基于自身位置来获取表示打扫区域的边界的边界信息，该打扫区域是吸尘器在地面中进行打扫的区域；边界指示部，其向边界信息生成部指示边界；打扫区域制作部，其基于边界信息来制作打扫区域；以及行走路径制作部，其基于制作出的打扫区域来制作用于打扫的行走路径。由此，提供一种能够制作与地面的实际情况相应的打扫区域的吸尘器系统。

Description

吸尘器系统和吸尘器
技术领域
本公开涉及一种具备能够在公共机构、办公楼的走廊等公共部分中自主地行走来进行打扫的吸尘器的吸尘器系统、以及吸尘器系统所使用的吸尘器。
背景技术
专利文献1公开了一种一边针对预先决定了间隔的网格的每个矩形区域探索未打扫的区域一边进行打扫行走的自主行走式吸尘器。
但是，难以将虚拟地决定的网格与实际的地面匹配，使得难以使自主行走式吸尘器执行高效的打扫。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：中国专利申请公开第106175606号说明书
发明内容
本公开提供一种能够容易地设定与实际的地面对应的打扫区域的吸尘器系统和吸尘器。
本公开为具备在规定的地面内自主地行走来进行打扫的吸尘器的吸尘器系统。该吸尘器系统具备：位置传感器，其获取周围的物体相对于自身的位置关系；地图获取部，其获取表示地面的地面地图；自身位置估计部，其基于位置传感器来估计自身在地面地图中的位置即自身位置；边界信息生成部，其基于自身位置来获取表示打扫区域的边界的边界信息，该打扫区域是吸尘器在地面中进行打扫的区域；边界指示部，其向边界信息生成部指示边界；打扫区域制作部，其基于边界信息来制作打扫区域；以及行走路径制作部，其基于制作出的打扫区域来制作用于打扫的行走路径。
另外，本公开为吸尘器系统所具备的吸尘器。位置传感器、地图获取部、自身位置估计部、边界信息生成部以及边界指示部被设置于该吸尘器。
根据本公开，能够提供一种能够容易地设定与地面对应的打扫区域，并且能够缩短行走计划的制作时间的吸尘器系统和吸尘器。
附图说明
图1是将实施方式中的吸尘器系统与作为打扫对象的地面的一例一并示出的俯视图。
图2是表示实施方式中的吸尘器的外观的侧面的一例的图。
图3是表示实施方式中的吸尘器的外观的底面的一例的图。
图4是表示实施方式中的吸尘器系统的各功能部的框图。
图5是表示实施方式中的终端装置所显示的图标的一例的图。
图6是表示实施方式的吸尘器系统中的处理的流程的流程图。
图7是表示实施方式中的边界信息制作的一例的第一俯视图。
图8是表示实施方式中的边界信息制作的一例的第二俯视图。
图9是表示实施方式中的边界信息制作的一例的第三俯视图。
图10是表示实施方式中的制作出的第一打扫区域的一例的俯视图。
图11是表示实施方式中的按打扫区域分割地面整体后的状态的一例的俯视图。
图12是表示边界的指示的另一方式的俯视图。
图13是表示边界获取装置的立体图。
图14是表示具备边界获取装置的吸尘器系统的各功能部的框图。
附图标记说明
100：吸尘器系统；110：服务器；121：打扫区域制作部；122：行走路径制作部；123：操作接受部；124：指示接受部；125：显示控制部；126：终端地图获取部；127：第一图标；128：第二图标；129：终端控制部；130：吸尘器；131：主体；132：行走部；133：打扫部；134：旋转刷；135：控制部；136：位置传感器；138：吸入口；139：保险杠；140：轮子；142：脚轮；143：尘埃保持部；160：终端装置；161：显示部；170：边界获取装置；171：地图获取部；172：自身位置估计部；173：边界信息生成部；174：边界指示部；176：行走控制部；177：打扫控制部；179：把持部；181：指示装置；200：设施；201：地面；202：电梯；301：第一边界线；302：禁止进入边界；303：第三边界线；400：禁止进入标记；401：第一打扫区域；402：第二打扫区域；403：第三打扫区域。
具体实施方式
接着，参照附图来说明本公开中的吸尘器系统以及吸尘器系统所具备的吸尘器的实施方式。此外，以下的实施方式仅示出本公开中的吸尘器系统和吸尘器的一例。因而，本公开参考以下的实施方式，通过权利要求书的内容来区分范围，并不仅限定于以下的实施方式。因而，关于以下的实施方式中的构成要素中的、未记载于表示本公开的最上位概念的独立权利要求的构成要素，并不是实现本公开的课题所必须的，设为构成更优选的方式的构成要素进行说明。
另外，附图是为了表示本公开而适当地进行了强调、省略、比率的调整后的示意性的图，有时与实际的形状、位置关系、比率不同。
(实施方式)
在以下，参照图1至图11来说明本公开的实施方式中的吸尘器系统100和吸尘器130。
图1是将实施方式中的吸尘器系统100与作为打扫对象的地面(floor)的一例一并示出的俯视图。如图1所示，吸尘器系统100制作在由酒店、租赁楼等设施200的墙壁等包围的地面201的打扫计划中包含的行走路径。而且，吸尘器130按照制作出的打扫计划自主地行走来进行打扫。在本实施方式中，吸尘器系统100具备吸尘器130和终端装置160。
图2是表示实施方式中的吸尘器130的外观的侧面的一例的图。图3是表示实施方式中的吸尘器130的外观的底面的一例的图。如这些图所示的那样，实施方式所涉及的吸尘器130为机器人型的吸尘器。吸尘器130例如将地面201的公共部分等、作为打扫的对象区域的地面201划分为多个打扫区域，并且在决定出的打扫区域中自主地行走来吸引灰尘。
在本实施方式中，吸尘器130如图2和图3所示，具备搭载有各种构成要素的主体131、使主体131移动的行走部132、打扫存在于地面201的灰尘的打扫部133、控制行走部132和打扫部133的控制部135以及位置传感器136。
主体131为收容行走部132和控制部135等的壳体。主体131构成为上部相对于下部可装卸。在主体131的外周部设置有相对于主体131可位移的保险杠139。另外，如图3所示，主体131设置有用于将灰尘吸引至主体131的内部的吸入口138。
行走部132基于来自控制部135的指示来使吸尘器130行走。在本实施方式中，吸尘器130具备位置传感器136，行走部132还作为用于使位置传感器136移动的装置发挥功能。行走部132具有在地面上行走的轮子140和向轮子140提供转矩的行走用马达(未图示)。在主体131的底面具备脚轮142作为辅助轮。吸尘器130通过控制部135独立地控制两个轮子140的旋转能够自如地行走，如前进、后退、左转以及右转等。
打扫部133从吸入口138吸入尘埃并保持被吸入主体131的内部的尘埃。打扫部133具有电动风扇(未图示)和尘埃保持部143。电动风扇吸引尘埃保持部143的内部的空气，并向主体131的外方喷出空气，由此从吸入口138吸入灰尘，并将灰尘收容于尘埃保持部143内。打扫部133具备用于打扫收集尘埃并使吸入口138吸入灰尘的旋转刷134。打扫部133可以构成为进行擦拭式清扫。在打扫部133构成为进行擦拭式清扫的情况下，打扫部133具备用于擦拭的布或拖布、以及使布或拖布进行动作的擦拭马达等。此外，可以构成为打扫部133实现吸引式清扫和擦拭式清扫这双方。
位置传感器136检测地面201内的吸尘器130与存在于吸尘器130的周缘的包括墙壁等的物体之间的位置关系。该位置关系包括从吸尘器130到物体的距离和物体相对于吸尘器130的方向。另外，后述的自身位置估计部172能够根据位置传感器136检测出的方向和距离的信息来掌握吸尘器130自身的位置(在以下还称作自身位置)。不特别限定位置传感器136的种类，作为位置传感器136例如能够例示出放射光并基于通过障碍物被反射而返回的光来检测位置和距离的LiDAR(Light Detection and Ranging：光探测和测距)、或ToF(Time of Flight：飞行时间)相机等。另外，作为位置传感器136，能够例示出获取障碍物反射来的照明光、自然光作为像，并基于视差来获取位置和距离的复眼相机等。
此外，吸尘器130可以具备位置传感器136以外的传感器。吸尘器130例如可以具备配置于主体131的底面的多个部位来检测是否存在作为地面201的地表面的地表面传感器。另外，吸尘器130可以具备被配备于行走部132来检测通过行走用马达而旋转的一对轮子140的各自的旋转角的编码器。另外，吸尘器130可以具备检测吸尘器130行走时的加速度的加速度传感器和检测吸尘器130转动时的角速度的角速度传感器。另外，吸尘器130可以具备测定沉积于地表面的尘埃的量的尘埃量传感器。另外，吸尘器130可以具备通过检测保险杠139的位移来检测吸尘器130是否撞到障碍物的接触传感器。另外，吸尘器130可以具备检测存在于主体131的前方的障碍物的、位置传感器136以外的超声波传感器等障碍物传感器。
图4是表示实施方式中的吸尘器系统100的各功能部的框图。如图4所示，吸尘器系统100具备地图获取部171、自身位置估计部172、边界信息生成部173以及边界指示部174来作为通过使控制部135的处理器执行程序来实现的处理部。另外，在本实施方式中，控制部135具备行走控制部176和打扫控制部177。
地图获取部171基于位置传感器136测定物体的位置和到物体的距离而得到的信息来获取地面地图。地图获取部171可以从终端装置160或服务器110等获取地面地图。在本实施方式中，地图获取部171基于从位置传感器136获取到的信息例如通过SLAM(Simultaneous Localization and Mapping：同步定位与建图)技术来制作与吸尘器130的周边环境有关的地面地图。该周边环境例如为墙壁、家具等。
此外，吸尘器130可以除了使用位置传感器136即LiDAR的感测信息以外还使用来自作为其它传感器的车轮里程计、陀螺仪传感器等的信息来制作地面地图。
自身位置估计部172使用从位置传感器136获取到的物体与位置传感器136的相对位置关系以及地面地图来进行自身位置的估计。在本实施方式中，自身位置估计部172利用SLAM技术来估计自身位置。也就是说，地图获取部171和自身位置估计部172一边使用SLAM来估计自身位置，一边制作地面地图，并且逐次更新自身位置和地面地图。
边界信息生成部173基于自身位置估计部172生成的自身位置来生成边界信息。边界信息表示在地面201中吸尘器130进行打扫的区域即打扫区域的边界。例如，边界信息生成部173以从边界指示部174获取到的信息为触发，生成处于在水平面中与吸尘器130的前进方向正交的方向(即宽度方向)上且包括自身位置的虚拟的轴线作为边界。另外，边界信息生成部173可以生成矩形的边界。边界信息生成部173可以将从边界指示部174获取到的信息作为触发将自身位置设为矩形的一个角，并在当吸尘器130移动至下一个部位时再次从边界指示部174获取到信息时将下一个自身位置决定为矩形的对角，由此生成该矩形的边界。此外，在后文叙述具体的边界的获取方法。
边界指示部174向边界信息生成部173指示边界。边界指示部174可以在获取到表示吸尘器130的行进方向、即位置传感器136的行进方向变化了规定的角度(例如90°)的信息时向边界信息生成部173指示边界。另外，边界指示部174可以基于检测出配置于地面201或包围地面201的墙壁面等的标记来向边界信息生成部173指示边界。另外，边界指示部174可以基于用户的输入来向边界信息生成部173指示边界。
行走控制部176基于在自身位置估计部172中估计出的自身位置来使吸尘器130沿着打扫路径行走。此外，行走控制部176可以在通过传感器获取到在行走路径上存在成为吸尘器130的行走障碍的物体时，控制行走部132来使吸尘器130以回避该物体的方式进行行走。
打扫控制部177基于打扫计划使打扫部133执行与自身位置对应的打扫。打扫控制部177例如基于自身位置使吸引力、刷的旋转的有无等变化。
终端装置160具备能够与吸尘器130之间进行通信、经由网络进行通信的通信装置(未图示)，并对通过通信装置获取到的信息进行处理。而且，终端装置160具备终端控制部129以及能够对用户显示处理后的内容的显示部161。作为终端装置160，例如能够例示出所谓的智能电话、所谓的平板电脑、所谓的笔记本计算机、或者所谓的台式计算机等。终端装置160具备打扫区域制作部121和行走路径制作部122来作为通过终端控制部129所具备的处理器(未图示)执行程序来实现的处理部。在本实施方式中，终端控制部129具备操作接受部123、指示接受部124、显示控制部125以及终端地图获取部126。
打扫区域制作部121基于边界信息生成部173生成的边界信息来制作用于制作吸尘器130的行走路径的打扫区域。打扫区域制作部121可以使用终端地图获取部126获取到的地面地图等来制作打扫区域。
行走路径制作部122基于打扫区域制作部121制作出的打扫区域来制作用于吸尘器130执行打扫的行走路径。行走路径制作部122可以使用规定的算法来自主地制作行走路径。另外，行走路径制作部122可以通过用户的输入来制作行走路径。另外，行走路径制作部122可以通过用户的输入来修正制作出的行走路径。
在本实施方式中，行走路径制作部122还能够制作打扫计划。打扫计划是包括通过边界信息划分出的地面201中的至少一个区域的打扫区域、打扫区域内的吸尘器130的行走路径、表示与吸尘器130的位置对应的打扫方式的信息的信息。打扫方式例如包括打扫部133的吸引力、基于行走部132的吸尘器130的行走速度等。在此，举出行走路径制作部122制作的打扫计划的具体例。例如，如图1所示，假定电梯202之前的区域为最多的人通过的区域。因此，期望相比于其它区域来强化电梯202之前的区域的打扫方式。因而，将电梯202之前的区域设为相比于其它区域强化打扫方式的区域。这样的信息是打扫计划的一部分。
操作接受部123接受来自用户的输入，并生成使吸尘器130移动的信息，即，使位置传感器136移动的信息。在本实施方式中，显示部161、显示控制部125以及操作接受部123构成为作为操作部的GUI(Graphical User Interface：图形用户界面)。图5是表示实施方式中的终端装置160所显示的图标的一例的图。如图5所示，操作部的显示控制部125使显示部161显示表示方向的第一图标127。显示部161具备触摸面板。操作接受部123经由显示控制部125获取用于区分用户所触摸的第一图标127中的任一个的信息，并且输出表示与用户触摸的第一图标127对应的方向的信息。获取到该信息的吸尘器130的行走控制部176按照信息来控制行走部132来使位置传感器136移动。包括操作接受部123的操作部能够用于根据用户的输入来遥控吸尘器130的行走。
指示接受部124接受来自用户的指示矩形区域的对角中的一方和另一方的指示，并且输出边界指示部174获取的信息。在本实施方式中，显示部161、显示控制部125以及指示接受部124也构成GUI。显示控制部125如图5所示使显示部161显示表示“角部”的第二图标128。例如，当用户操作(触摸)图5中例示的显示为“第一角部”的第二图标128时，显示控制部125将第二图标128的显示变更为“第二角部”(未图示)。之后，当用户操作(触摸)显示为“第二角部”的第二图标128时，显示控制部125将第二图标128的显示变更为“第一角部”。
接着，使用图6至图11来说明吸尘器系统100的动作。图6是表示实施方式的吸尘器系统100中的处理的流程的流程图。图7是表示实施方式中的边界信息制作的一例的第一俯视图。图8是表示实施方式中的边界信息制作的一例的第二俯视图。图9是表示实施方式中的边界信息制作的一例的第三俯视图。图10是表示实施方式中的制作出的第一打扫区域的一例的俯视图。图11是表示实施方式中的按打扫区域分割地面整体后的状态的一例的俯视图。
首先，吸尘器系统100将吸尘器130配置于开始位置，并执行打扫区域的制作。地图获取部171从服务器110等获取地面地图(S101)。在该阶段中获取的地面地图可以为不存在有配置于地面上的家具等的信息的地面地图。接着，边界指示部174向边界信息生成部173指示表示当前位置为打扫的开始位置的边界，边界信息生成部173基于来自位置传感器136的信息来获取边界信息(图7所示的第一边界线301)。
接着，吸尘器130开始行走(S103)。吸尘器130的行走例如可以通过用户操作终端装置160的第一图标127来开始。
在此，如图7所例示的那样，在位置传感器136等吸尘器130所具备的传感器检测到设置于地面或墙壁的禁止进入标记400时，吸尘器系统100获取禁止进入边界302。此外，在吸尘器130在行走过程中检测到禁止进入标记400的情况下，有时获取与检测出的禁止进入标记400相应的边界信息。
地图获取部171和自身位置估计部172如图8所例示的那样在吸尘器130的行走(例如直行行走)过程中一边通过SLAM技术识别自身位置一边制作地面地图(S105)。在此，在地面载置有家具或装饰物等情况下，地图获取部171可以更新为与家具或装饰物等的形状对应的地面地图。
在吸尘器130到达了期望的打扫区域的端部的时间点，当用户操作终端装置160的第一图标127，来如图9所例示的那样变更(例如变更90°)搭载有位置传感器136的吸尘器130的行进方向时，操作接受部123经由显示控制部125获取到基于该操作的信息(S106)。由此，变更吸尘器130的行进方向(在图9所示的例子中变更90°)。
接着，边界指示部174获取搭载有位置传感器136的吸尘器130的行进方向变化了规定的角度(例如90°)的信息，并且向边界信息生成部173指示表示打扫区域的终端的边界。边界信息生成部173基于来自位置传感器136的信息来获取边界信息(在图9所示的例子中为第三边界线303)。
打扫区域制作部121基于边界信息生成部173生成的各个边界信息、最先获取到的地面地图以及通过SLAM技术制作出的地面地图等来制作如图10所例示的那样的第一打扫区域401(S107)。
吸尘器系统100重复进行与上述相同的作业，来如图11所例示的那样关于地面201整体制作出第二打扫区域402、第三打扫区域403。
此外，行走路径制作部122可以每当制作打扫区域就使用制作出的清扫区域来制作行走路径，也可以在关于地面201整体制作出打扫区域后来关于各打扫区域制作行走路径。
在本实施方式的吸尘器系统100中，用户能够一边确认实际的地面201的状况一边将地面201分割为多个打扫区域。因而，在吸尘器系统100中，基于打扫区域制作出的行走路径、包括该行走路径的打扫计划符合实际的地面201，能够抑制无法打扫的区域的产生、越过禁止进入边界302进行清扫等的产生。另外，吸尘器系统100相比于现有技术能够缩短行走路径的制作时间、打扫计划的制作时间。
此外，本公开并不限定于上述实施方式。例如，可以将任意地组合本说明书所记载的构成要素、另外去除几个构成要素而实现的其它实施方式设为本公开的实施方式。另外，通过对上述实施方式实施在不脱离本公开的主旨、即权利要求书所记载的内容所示的含义的范围中本领域人员能够想到的各种变形而得到的变形例也包括在本公开中。
图12是表示边界的指示的其它方式的俯视图。例如，如图12所例示的那样，首先，在吸尘器130到达了地点a时，可以通过用户接触终端装置160的第二图标128来使指示接受部124将表示矩形的第一打扫区域401的第一角部的信息输出至边界指示部174。接着，在吸尘器130到达了地点b时，可以通过用户接触终端装置160的第二图标128来使指示接受部124将表示第一打扫区域401的第二角部的信息输出至边界指示部174。由此，边界指示部174可以向边界信息生成部173指示边界的制作，并且边界信息生成部173基于来自位置传感器136的信息生成矩形的第一打扫区域401的边界。
图13是表示边界获取装置170的立体图。图14是表示具备边界获取装置170的吸尘器系统100的各功能部的框图。在上述实施方式中说明了通过吸尘器130的行走来制作边界的信息的结构。但是，可以如图13所例示的那样，基于不具备除尘功能的边界获取装置170来获取边界的信息。边界获取装置170如图14所示搭载位置传感器136、地图获取部171、自身位置估计部172、边界信息生成部173以及边界指示部174。而且，边界获取装置170与上述的实施方式的吸尘器130同样，边界信息生成部173基于位置传感器136的信息来制作边界信息。边界获取装置170具备能够与终端装置160进行通信的通信装置(未图示)，能够将制作出的边界信息发送至终端装置160。边界获取装置170可以具备把持部179作为操作部。把持部179是用户推着边界获取装置170使其行走的构成要素，用户是用于变更边界获取装置170(位置传感器136)的行进方向的构成要素。边界指示部174可以在用户操作把持部179来变更边界获取装置170(位置传感器136)的行进方向时向边界信息生成部173进行用于生成边界的指示。另外，可以基于用户操作了被安装于把持部179的按压按钮等指示装置181来使边界指示部174向边界信息生成部173输出边界信息制作的指示。
另外，边界获取装置170可以具备车轮里程计、陀螺仪传感器等传感器。
吸尘器系统100通过具备边界获取装置170作为吸尘器130的虚拟物，例如能够使用边界获取装置170针对多个地面201分别生成边界信息，并能够针对各地面201决定打扫区域。因而，吸尘器系统100能够基于各打扫区域向分别负责地面201的吸尘器130输出行走路径。由此，能够高效地进行吸尘器系统100的启动。
另外，在本实施方式中，说明了吸尘器系统100具备终端装置160的结构，但吸尘器系统100可以不具备终端装置160。吸尘器130、边界获取装置170以及服务器110的至少一个可以具备终端装置160的功能的全部或一部分。同样地，吸尘器130、终端装置160以及服务器110的至少一个可以具备通过执行程序而实现的处理部的一部分或全部即可。
另外，在本实施方式中，说明了制作矩形的打扫区域的结构，但打扫区域能够根据墙壁面的形状、配置于地面201的家具等的形状采取矩形以外的形状。
另外，在本实施方式中，说明了使用一台吸尘器130、一台边界获取装置170来制作边界信息的情况，但可以使多吸尘器130、多台边界获取装置170行走来制作边界信息。在该情况下，终端装置160可以统一来自多台吸尘器130、多台边界获取装置170的信息来制作打扫区域。
产业上的可利用性
本公开能够利用于具备自主行走式的吸尘器的吸尘器系统中。

Claims (7)

1.一种吸尘器系统，具备在规定的地面内自主地行走来进行打扫的吸尘器，所述吸尘器系统具备：
位置传感器，其获取周围的物体相对于自身的位置关系；
地图获取部，其获取表示所述地面的地面地图；
自身位置估计部，其基于所述位置传感器来估计自身在所述地面地图中的位置即自身位置；
边界信息生成部，其基于所述自身位置来获取表示打扫区域的边界的边界信息，所述打扫区域是所述吸尘器在所述地面中进行打扫的区域；
边界指示部，其向所述边界信息生成部指示边界；
打扫区域制作部，其基于所述边界信息来制作所述打扫区域；以及
行走路径制作部，其基于制作出的所述打扫区域来制作用于打扫的行走路径。
2.根据权利要求1所述的吸尘器系统，还具备：
行走部，其用于使所述位置传感器移动；以及
操作部，其用于基于来自用户的输入来使所述位置传感器移动。
3.根据权利要求2所述的吸尘器系统，其中，
所述边界指示部基于所述位置传感器的行进方向的变化来向所述边界信息生成部指示所述边界。
4.根据权利要求1所述的吸尘器系统，其中，
所述边界指示部基于检测出配置于所述地面的标记来向所述边界信息生成部指示所述边界。
5.根据权利要求1所述的吸尘器系统，其中，
所述边界指示部基于用户的输入来向所述边界信息生成部指示所述边界。
6.根据权利要求1所述的吸尘器系统，其中，
还具备边界获取装置，所述位置传感器、所述地图获取部、所述自身位置估计部、所述边界信息生成部以及所述边界指示部被搭载于所述边界获取装置。
7.一种吸尘器，是根据权利要求1至6中的任一项所述的吸尘器系统具备的吸尘器，
所述位置传感器、所述地图获取部、所述自身位置估计部、所述边界信息生成部以及所述边界指示部被设置于所述吸尘器。
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