JP2003180587A - 親子型電気掃除機 - Google Patents

親子型電気掃除機

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Osamu Akiyama
治 秋山
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義隆 川瀬
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    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/22—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum with rotary fans
    • A47L5/225—Convertible suction cleaners, i.e. convertible between different types thereof, e.g. from upright suction cleaners to sledge-type suction cleaners
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 自走する充電式の親子型電気掃除機であり、親機に収
容装置を設けて子機を収容することにより親子一体の移
動ができ携帯が容易となる。はじめに画像処理手段によ
り撮像した周囲の画像から親機と子機の清掃分担を決
め、それぞれの制御情報と領域情報と状態情報を親機と
子機との間で逐次無線で交換することにより、自走しな
がら分担して清掃し協調して清掃する。 【課題】 本発明は、複数の異なる能力をもつ自走式の
掃除機が連絡し協調して自動的に清掃する親子型の自走
式掃除機に関する。 【解決手段】 少なくとも清掃装置と移動装置とを備え
た第一の掃除機と、一つ以上の第二の掃除機とからなる
自走式掃除機であって、前記第一の掃除機は、少なくと
も一つの前記第二の掃除機の少なくともその一部を内部
に収容する収容装置を備えたことを特徴とする自走式掃
除機。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の異なる能力
をもつ自走式の掃除機が連絡し協調して自動的に清掃す
るものであり、得意とする清掃対象を判断し互いに分担
して清掃するとともに、一方の掃除機が他方の掃除機を
収容することのできる自走式掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の親子型掃除機において、親機に比
べて吸引能力や外形形状が小型の子機は親機の外郭に保
持されて用いられてきた。特開平５−１６８５７８号公
報には、親子電気掃除機の子機を親機に係止保持するた
めに親機に２個の保持孔が設けられ、子機には対応する
つの状の係合部を設けて子機を親機の外郭に係止保持す
ることにより収用性を高める例が示されている。
【０００３】また、特開平１０−１４８２５号公報の親
子型クリーナには、親子型クリーナの外郭に設けた
着脱用係止機構と係止用フックにより小型クリーナを親
型クリーナに着脱可能にするとともに、装着した状態で
子型クリーナのゴミ収容箱のゴミを親型クリーナのゴミ
収容箱に移送し、また親型クリーナに設けたコンセント
から親型クリーナの電源部を介して充電式の子型クリー
ナの二次電池を充電する例が示されている。
【０００４】自走式掃除機の走行に関し、特許第２７４
４６３２号公報には障害物センサからの検出信号により
自走方向を変更しながら床面を掃き残しなく掃除するも
のが示され、特公平５−７７４０８号公報には超音波セ
ンサなどにより障害物までの距離を測定しながら自動走
行して順次部屋の形状を記憶しながら走行掃除を行う自
己走行法と、予めキーボード入力部かライトペン入力部
により部屋の寸法と掃除範囲をプリセットしたり、走行
軌跡をプリセットするプリセット走行法などが示されて
いる。
【０００５】さらに、ロボット掃除機として、特許第２
７６６４６１号公報にはナビゲーション超音波センサを
用いて障害物の有無と障害物や壁面までの距離を感知
し、壁面に沿って正常軌道を走行する例が示されてい
る。
【０００６】そして、親機ロボットと複数の子機ロボッ
トからなる移動ロボット群の制御方法に関し、特許第２
６９２７２５号公報では、子機ロボットに接触型センサ
によるセンシング機能を持たせ、子機ロボットのセンシ
ング情報を利用した経路計画法により親機ロボットが目
的地までの移動経路を計画する自律型ロボット群システ
ムの制御方法が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の親子型掃
除機では、親機と子機は独立して使用できるものの、清
掃を終了して据置きまたは携帯運搬するときには、親機
の筐体の外郭に子機を装着するようにしているので収納
性が悪く運搬時のバランスもとりにくい。
【０００８】自走式の親子型掃除機では、親機が床の段
差を乗越えるような機能をもつことができたとしても、
子機にその機能を備えることは構造的にも寸法的にも難
しいので、据置きと移動や運搬に関しては親機が子機を
収容できるようにすることが望ましい。
【０００９】自走式の親子型掃除機では、親機は清掃装
置の他に移動装置などを備えているので大型化し、部屋
の隅の部分や障害物の近辺などを清掃するための走行制
御が容易でなく清掃にも時間を要してしまうので、小型
の子機が親機を補って移動して清掃したり、親機のでき
ない部分などを清掃する機能を備えた子機がそこ移動し
て機敏に清掃することが望ましい。
【００１０】従来の自走式の掃除機の走行制御は、接触
式の衝突センサにより壁面や障害物を逐次検出しながら
壁面に沿うように走行したり障害物を回避するように前
進と後退と旋回とを繰返すものであり、動きが機械的で
ぎこちなく走行経路に計画性をもたせることも難しい。
また、走行軌跡をプリセットするためには別の入力装置
を設けてデータ入力する必要がある。
【００１１】ここで、親機ロボットと複数の子機ロボッ
トからなる移動ロボット群に清掃機能を備えれば自走式
の親子型掃除機とすることができる。この接触型センサ
のセンシング機能をもつ子機が障害物を検知し、その情
報をもとに親機が目標地点への経路をポテンシャルとし
て演算して計画する方法が示されているが、自走式掃除
機では壁面とのかかわりのほうが大きい。
【００１２】そこで本発明は、据置きと運搬、段差の移
動に有利な形態をとり、迅速に周囲の状況を読取り、異
なる機能を有する親機と子機とが協調し分担して清掃す
る、滑らかに動き、親機が子機を収容できるうえに全体
としてドメスティックなものを表わす親子型の自走式掃
除機の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１によ
れば、少なくとも清掃装置と移動装置とを備えた自走式
の第一の掃除機と一つ以上の第二の掃除機すなわち、清
掃装置と移動装置とを備えた親機と一つ以上の子機から
なる自走式の親子型掃除機であって、親機は子機の一部
または全体を収納するかまたは抱擁するための収容装置
を備えているので、子機は自走して親機の収容装置に入
り親機に抱かれて一体となることにより据置きや運搬の
状態となる。
【００１４】請求項２によれば、親機が備える収容装置
の開口部が親機の側方または後方に開口しているので、
子機は自走して移動することにより親機の側面または後
方から収容装置に入って容易に収納あるいは装着され
る。
【００１５】請求項３によれば、親機は主たる清掃すな
わち家庭用であれば床を吸引清掃するための床用ノズル
を備え、子機の一つは親機と同質の床用であっても親機
を補うような床用のノズルか、または親機と異質のすき
まノズルなどの用途ノズルを備えることにより、子機は
親機が清掃できないかまたは走行制御が複雑になる隅の
部分や障害物の近傍などを清掃することができる。
【００１６】請求項４によれば、親機と子機とは清掃装
置に集めた塵埃を蓄積する集塵室を備え、親機または子
機の何れかまたは両方に渡る塵埃の移送装置を備えてい
るので、親機は子機を収容することにより親機または子
機または両方の移送装置により子機の集塵部の塵埃を親
機の集塵部に移送することができる。
【００１７】請求項５によれば、親機と子機は電源装置
に充電可能な二次電池と充電端子とを備えているととも
に親機の収容装置にも子機への充電端子を備えているの
で、親機が子機を収容して充電することができる。
【００１８】請求項６によれば、親機は子機の収容装置
とともに把持部を備えているので、親機が子機を収納す
ると人が把持部を持って容易に携帯しバランスよく運搬
するこことができる。
【００１９】請求項７によれば、親機と子機とは清掃装
置と移動装置と制御装置と電源装置と伝送装置とを備え
て、親機と子機それぞれの、領域情報として少なくとも
清掃すべきまたは清掃した情報を含み、制御情報として
少なくとも前進、停止、後退、旋回などの走行駆動を行
う情報を含み、状態情報として少なくとも清掃装置の備
える集塵室の塵埃の蓄積状態を含んだこれらの情報を親
機と子機の間で交換するので、子機は親機から伝送され
たこれらの情報をもとに行動し、親機はまた子機から得
た情報に応じて行動することができる。
【００２０】請求項８によれば、親機と子機とは無線に
よる伝送装置を備え、赤外線通信方式または、ＩＳＭ
（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄ
ｉｃｉｎｅ）帯の通信方式により、領域情報と制御情報
と状態情報とを親機と子機との間で交換することによ
り、親機と子機がこれらの情報を共有して互いに必要な
情報を逐次選択して利用し協調して清掃することができ
る。
【００２１】請求項９によれば、親機と子機はそれぞれ
の清掃装置が備える集塵室の塵埃の蓄積状態や蓄積量な
どを検出する塵埃量検出部を備え、それぞれの検出値を
状態情報として親機と子機との間で逐次交換することに
よって子機の集塵室から親機の集塵室に塵埃を移送する
タイミングを決めるので、親機と子機が互いの塵埃量を
勘案して子機から親機に塵埃を移送することができる。
【００２２】請求項１０によれば、親機と子機はそれぞ
れの電源装置に二次電池の充電電圧検出回路を設け、そ
れぞれの検出値を状態情報として親機と子機の間で逐次
交換することによって親機と子機の充電タイミングを決
めるので、親機と子機が互いの充電量を勘案して親機か
ら子機に充電することができる。
【００２３】請求項１１によれば、親機と子機の少なく
とも一方の掃除機に掃除機の周囲を撮像する撮像部と、
少なくとも一方の掃除機の制御装置に画像処理手段とを
設けて、撮像した画像を画像処理して得た、主に親機の
清掃すべき領域や部分と主に子機が清掃すべき領域や部
分とを区別する清掃分担情報を領域情報に含むようにし
たので、この領域情報を親機と子機の間で交換すること
により、親機と子機は分担情報に従ってそれぞれ互いの
清掃すべき領域を分担して清掃する。
【００２４】請求項１２によれば、清掃分担情報は親機
の清掃すべき領域にとりわけ床の障害物のない広域部分
を指定する広域指定手段と、子機の清掃すべき領域に床
と壁とが角度をなす隅部または、床に沿う狭い隅部また
は、障害物やほぼ直立する柱状物体の隅部などの境域部
分を指定する境域指定手段とを含むので、親機はそれら
の情報に基づいて主に広域部分を清掃し、子機は主に境
域部分を清掃する。
【００２５】請求項１３によれば、請求項１２記載の清
掃分担情報は、画像処理手段により掃除機の周囲を撮像
した画像の輪郭から抽出した縦の直線と横の直線をもと
に広域情報と境域情報とを区別するとともに、ステレオ
視の原理に基づき縦の直線と横の直線の撮像位置からの
距離を求めることで清掃領域の平面図を作成し、さらに
それを所定の区画に細分して分割し、各区画に撮像位置
を原点とする位置を表わす二次元の座標を付し、境域部
がある区画にはさらに境域情報を示す三次元目のデータ
を付加した三次元データを各区画の清掃分担情報とし、
これら全ての区画の清掃分担情報に固有のアドレスを付
してメモリーマップを形成してそれを制御装置の記憶部
に記憶することにより、親機と子機はメモリーマップを
もとに親機と子機の走行制御を行うことができる。
【００２６】請求項１４によれば、このメモリマップは
少なくともはじめに親機または子機がパワーオンしたと
き、もしくはこのメモリマップを作成させるための操作
入力がなされたときに作成され、パワーオフすると制御
装置の記憶部にバックアップされるので、清掃を開始し
ようとしてパワーオンしたときとメモリーマップ作成の
操作入力によりメモリーマップは新たに更新される。
【００２７】請求項１５によれば、撮像部は全方位を撮
像できる親機または子機の上方に設けたので、撮像部は
撮像すべきとき上方から全方位を見渡して撮像する。
【００２８】請求項１６によれば、撮像するとき撮像部
が全方位を撮像できる位置に親機か子機の本体から突出
または腕動しかつ、撮像しないとき本体に貫入または添
着するので、据置きのときと清掃中には撮像部は筐体に
しまわれる。
【００２９】請求項１７によれば、撮像部は複数からな
り、親機または子機の側方、側面、または稜線部、頂
点、またはこれらの近傍に位置するように設け、画像処
理手段は複数の撮像部が撮像する部分画像を全方位に合
成するか、もしくは重複する部分を削除して全方位の画
像とした全方位画像に基づいて画像処理し、清掃分担情
報としてメモリーマップを形成して制御装置の記憶部に
記憶する。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明を図に基づいて説明する。
【００３１】図１は本発明の自走式の親子型掃除機の外
観図であり、第一の掃除機すなわち親機１と複数の第二
の掃除機すなわち子機２と子機３とからなる。親機１の
上面１１には周囲を撮像して認識するための撮像部４が
あり、子機２と子機３を収容し携帯して移動するための
把持部５と、清掃することにより蓄積した塵埃を取出し
て廃棄するための塵埃取出口の閉じ蓋９３０があり、ま
た対向する二つの側面１２には移動するための走行用の
車輪６がそれぞれ取付けられている。
【００３２】車輪６は前進のとき両輪が前進方向に同時
に回転し、後退のときは両輪が後退方向に同時に回転し
する。旋回のときには両輪が異なる方向に回転するかま
たは一方が停止し他方がどちらかの方向に回転するよう
に駆動され、これら前進と後退と旋回と停止動作の組合
せにより親機１は自在に走行する。
【００３３】親機１には主に床を清掃するための（図示
しない）主ノズルが前面１４側の下部にあり、床の塵埃
とともに吸入された空気は後面１５の排気口９５から排
気される。
【００３４】一方、子機２は、親機１の主ノズルに比べ
て容量的に小さくあるいは形状的に小さい、親機１と同
様の床を清掃するための副ノズル２９１を前面２４側に
備えており、床の塵埃とともに吸入した空気を後面２５
から排気する。
【００３５】子機２の対向する二つの側面２２には親機
１と同様に二つの車輪６が取付けられている。子機２の
車輪６は親機１について述べたと同様にして駆動され、
前進と後退と旋回と停止動作を組合せて子機２は自在に
走行する。
【００３６】子機２はさらに把持部５５を備えている。
この把持部５５は引起こし式となっており、常時は内部
の（図示しない）スプリングで付勢されて子機２の筐体
に添着するか筐体に設けた凹部に没入しているので、携
帯しようとして把持するときには（図示しない）スプリ
ングの付勢力に逆らい引起こして利用する。
【００３７】もう一つの子機３は、親機１と異なり床の
隅の部分を清掃するためのすきまノズルなどの用途向き
の用途ノズル３９１を前面３４に備えており、子機２と
同様に塵埃とともに吸入した空気を後面３５から排気す
る。
【００３８】子機３の対向する二つの側面３２には親機
１と同様に二つの車輪６が取付けられており、子機３は
子機２と同様にして前進と後退と旋回と停止動作を組合
せて自在に走行する。
【００３９】親機１は、その後面１５にこれらの子機２
と子機３を収容するための収容装置７を備えており、二
次電池を電源とする子機２と子機３に充電するときと、
子機２と子機３の集めた塵埃を親機１に移送するとき
と、親機１と子機２と子機３が一体となって移動しよう
とするときと、清掃が終了して子機２と子機３を親機１
に収容して据置くときなどに、子機２と子機３はそれぞ
れ自走して親機１の開口部７０から収容装置７に入って
行く。
【００４０】親機１の把持部５は子機２と子機３とを収
容装置７に収容したときの重心位置に対応する位置に設
けられているので、収容した状態で運搬するときはバラ
ンスよく携帯することができる。
【００４１】図２の外観図は、親機１が子機２と子機３
とを収容装置７に収容した状態とともに商用電源端子に
接続された充電回路を備える充電ポスト８に接続して、
親機１と子機２と子機３とが充電を受けている状態を示
している。
【００４２】充電ポスト８の上部のパネル部８０には、
親子型掃除機の各種の情報を表示する（図示しない）表
示部と各種の操作入力を受付ける（図示しない）操作入
力部とが設けられている。このとき、筒状の撮像部４は
動作する必要がないので親機１の内部に電動式で駆動さ
れて貫入している。
【００４３】図２では、収容装置７は子機２と子機３の
両者のほぼ全体を収納した状態を示しているが、子機２
または子機３のあるいはいずれかの筐体の一部のみが収
容されるようにしたり、親子型掃除機を親子であるかの
ようにするため、親機１の開口部７０を懐の形状で形成
し、収容した子機２と子機３の開口部７０から露見され
る筐体の部分が幼児の背中やペットなどの背中を模すよ
うに形成すれば、親機１が子機２や子機３を収容して充
電あるいは据置く姿は親が子を抱擁して休息したりする
ときを連想させるものとなる。
【００４４】３は親子型掃除機の清掃中を示す端面図で
あり、親機１と一つの子機２が移動しながら清掃してい
るときを示す。
【００４５】親機１の内部には、サイクロン集塵式の清
掃装置９と車輪６を備えた（図示しない）移動装置と
（図示しない）制御装置と（図示しない）電源装置と
（図示しない）伝送装置とが設けられている。
【００４６】清掃装置９が床を清掃するための主ノズル
９１から空気とともに塵埃を吸入すると、塵埃を含む空
気は吸入管９２を経て円筒状のサイクロン集塵室９３に
流入し内部の（図示しない）旋回翼の働きで高速に旋回
するので、空気に含まれる塵埃は遠心力の作用でサイク
ロン集塵室９３の内壁に移動しつつ重力の作用で下方に
落下しサイクロン集塵室９３の底部に蓄積する。この空
気流の旋回は電動送風機９４が空気を高速に吸引するこ
とによって発生し、塵埃が除去された空気は排気口９５
から大気中に排気される。図３の親機１の中に示す矢印
９６はこの空気流の主な経路を示している。
【００４７】さらに、両側面に位置する二つの車輪６を
備えた（図示しない）移動装置は、それぞれの車輪６を
独立に駆動する可逆回転の（図示しない）直流モータと
（図示しない）駆動回路などからなり、（図示しない）
制御装置の制御信号により（図示しない）駆動回路が左
右の車輪６を独立に駆動することができる。両輪を同時
に同方向に回転制御して駆動すれば前進かまたは後退
し、一方を回転し他方をその逆に回転するかまたは一方
を回転し他方を停止すれば旋回し、（図示しない）直流
モータの入力端子を短絡すれば車輪６は停止して拘束状
態になる。
【００４８】そして、（図示しない）電源装置には、リ
チウムイオン電池などの二次電池を中心に二次電池の充
電状態を知るための充電電圧検出回路があり、親機１が
子機２または３を収容して充電するときそれぞれの充電
状態に応じて配分して充電する。
【００４９】（図示しない）伝送装置は親機１と子機２
と子機３の間で各種の情報の交換を行うためのものであ
り、ＩｒＤＡ通信方式などの赤外線通信方式または特定
小電力通信方式やアドホックな通信ネットワークを形成
するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ規格の電波による通信方式によ
り、制御装置の制御のもとで親機１と子機２と子機３が
協調して清掃するために必要な各種の情報を交換する。
【００５０】（図示しない）制御装置はこの清掃装置９
とこれら（図示しない）移動装置と（図示しない）電源
装置と（図示しない）伝送装置とを動作させるにために
必要な制御を行い、かつ親機１と子機２と子機３が協調
して清掃するための総合的な制御とともに、画像処理手
段により撮像部４が撮像した周囲の画像を画像処理して
親子の清掃分担情報と清掃すべき領域の平面図とさらに
親子の走行計画などを作成する。
【００５１】同様にして子機２の内部にも親機１と同様
のサイクロン集塵式の清掃装置２９と（図示しない）移
動装置と（図示しない）制御装置と（ 図示しない）電
源装置と（図示しない）伝送装置とが設けられている。
【００５２】子機２の清掃装置２９は、親機１に比べて
隅部を清掃できるように、親機１が床用のノズルであれ
ばそれと同質のより小型の床用の副ノズル２９１かまた
は、床用とは異質のすきまノズルなどの特定の清掃目的
に応じた用途向きの用途ノズル２９１を下部に備えてい
る。
【００５３】掃装置２９が副ノズル２９１または用途ノ
ズル２９１から空気とともに塵埃を吸入すると、塵埃を
含む空気は吸入管２９２を経て円筒状のサイクロン集塵
室２９３に流入し、同様にしてサイクロン集塵室２９３
の底部に蓄積する。これは電動送風機２９４により空気
を高速に吸引することによって行われ、塵埃が除去され
た空気は排気口２９５から大気中に排気される。図３の
子機２の中に示す矢印２９６はこの空気流の主な経路を
示している。
【００５４】その他の、（図示しない）移動装置と（図
示しない）制御装置と（図示しない）電源装置と（図示
しない）伝送装置とは親機１とほぼ同様の機能を備えて
いる。
【００５５】親機１のサイクロン集塵室９３に蓄積した
塵埃は取出し口の閉じ蓋９３０を開けることにより取出
すことができる。子機２についても同様であり図示しな
い。
【００５６】これまでに述べたように、子機３について
も子機２と同様の機能を備えている。
【００５７】図４は親子型掃除機が塵埃を移送している
ところを示す端面図であり、親機１がその収容装置７に
子機２を収容した後に子機２のサイクロン集塵室２９３
に蓄積した塵埃を親機１のサイクロン集塵室９３に移送
するとともに、親機１が充電ポスト８に接続して子機２
とともに充電しているところを示す。
【００５８】ここで、塵埃の移送について述べる。子機
２から親機１に塵埃を移送しようとすると、まず、子機
２から塵埃の蓄積量が所定の量を超えたことをそれぞれ
の（図示しない）伝送装置を介して親機１に伝送する。
親機１は自身の塵埃の蓄積量が子機１の蓄積量を受け入
れる余地があると判断すると、子機２を収容するように
伝送して呼び寄せる。子機２は親機１に誘導されるか子
機２自身が親機２を探索することにより走行して開口部
７０から入り収容装置７に収容される。収容し収容され
たことを互いに確認すると、子機２は吸入管２９２の吸
入弁２９７を閉鎖して吸入管２９２に空気が流通できな
いようにするとともに移送用に設けた連通管２９８の連
通弁２９９を開放する。さらに親機１の吸入管９２の吸
入弁９７を切替えて移送用に設けた連通管９８と吸入管
９２が連通するようにすると、子機２の排気口２９５か
らサイクロン集塵室２９３、連通管２９８、親機１の連
通管９８、吸入管９２、サイクロン集塵室９３、排気口
９５へと空気路が連通する。図４に示す矢印９９はこの
空気流の主な経路を示している。
【００５９】そして、（図示しない）風向変更手段によ
り子機２の電動送風機２９４の送風方向が清掃のときと
逆になるように風向を切替えた後、親機１の電動送風機
９４と子機２の電動送風機２９４とを清掃のときと同様
に回転駆動すると、連通した空気路に沿って子機２の排
気口２９５から逆に空気が流入し、親機１はこの空気を
吸入して子機２のサイクロン集塵室２９３の塵埃を親機
１のサイクロン集塵室９３に移送する。
【００６０】この例では、塵埃の移送装置は親機１と子
機２に渡り、親機１の吸入弁９７と連通管９８と、子機
２の吸入弁２９７と連通管２９８と連通弁２９９と（図
示しない）風向変更手段からなるが、子機２の風向を逆
に切替えるものであればこの例に定めるものでなくとも
よい。
【００６１】つぎに、充電について簡単に述べる。
【００６２】充電ポスト８は充電回路を内蔵しており、
充電回路はよく知られたように降圧回路と整流平滑回路
により商用電源を降圧して全波整流平滑し所定の電圧で
出力する。親機１の（図示しない）電源装置は充電ポス
ト８からの（図示しない）受電コネクタと親機の二次電
池と子機２への（図示しない）給電コネクタとからな
る。
【００６３】親機１はまず子機２を収容し、充電ポスト
８まで移動して親機１の（図示しない）受電コネクタを
充電ポスト８に接続して充電を開始する。親機１の二次
電池の充電電圧が所定の電圧に回復すると親機１は充電
を終了する。同時に子機２も親機１の収容装置７に設け
た（図示しない）給電コネクタから子機２の（図示しな
い）受電コネクタを経て充電され、子機の二次電池の充
電電圧が所定の電圧に回復すると子機１は充電を終了す
る。
【００６４】電源装置の他の例として、少なくとも子機
２が充電ポスト８と同様に降圧回路と整流平滑回路とを
備えているときには、親機１の収容装置７に設けた（図
示しない）商用電源端子から子機２の（図示しない）商
用電源端子に給電する。このとき子機２は単独で充電ポ
スト８に接続して充電することもできる。
【００６５】さらに、本発明の親子型掃除機では親機１
が子機２を収容すれば、充電ポスト８に接続することな
く親機１の二次電池から子機２の二次電池に給電する方
法をとることもでき、親機１の充電電力に余力があると
きには親機１が清掃しながら子機２を充電することも可
能となる。
【００６６】本発明の親子型掃除機が自走して部屋を清
掃する手順を述べる。まず、据置き状態にある親機１の
（図示しない）スタートキーを押すと、親機１は所定の
距離を移動して部屋の隅から離れ、筐体内部に貫入して
いた撮像部４を親機１の上方に電動で突出させるかまた
は、親機１に沿って装着されていた撮像部４が電動で腕
動して腕を立てるように上方に動き、外部からの打撃や
塵の付着などから保護されていた状態から全方位が撮像
可能な状態となる。そこで一旦停止し撮像部４が親機１
の全方位の撮像を開始する。
【００６７】そして、撮像部４が撮像した画像をもとに
（図示しない）制御装置は画像処理を行って、清掃すべ
き部屋を親機１と子機２または子機３でどのように分担
し協調して清掃すべきか、すなわち強力で大きな清掃装
置９を備えた親機１が清掃すべき部屋の床の障害物など
のない広い広域部分と、小さいが小回りがきき俊敏に走
行する子機２や子機３が清掃すべき、部屋の床と壁面と
が角度をなして交わる部分や、ベッドの下部などの床に
沿った狭い部分や、机や椅子の下部などほぼ直立する柱
状物体や、床に置かれた障害物のある近辺の隅の部分な
どの境域部分を区別することにより清掃分担をきめる。
【００６８】この親機１の（図示しない）制御装置で決
めた清掃分担情報は記憶部に領域情報の一部として記憶
されさらに、（図示しない）伝送装置により子機２と子
機３とに無線方式で伝送される。子機２と子機３はその
領域情報を受信するとそれぞれの（図示しない）制御装
置の記憶部に記憶し子機の領域情報に加える。
【００６９】さらに、親機１は子機２と子機３を収容装
置７から開放すなわち、子機２と子機３が走行を開始
し、収容装置７から清掃分担情報に基づきそれぞれの境
域部分の持場に進行して清掃を開始する。親機１もただ
ちに清掃を開始し清掃分担情報に基づき広域部分の清掃
を開始する。
【００７０】子機２と子機３が清掃した部分の情報は領
域情報に加えて記憶部に記憶され、子機２と子機３の
（図示しない）伝送装置から親機１に伝送される。清掃
の重複を避ける制御や能力の余った子機２と子機３が親
機１の広域部分を補うようにして清掃するような制御を
行ったりして清掃を効率的に行う。
【００７１】このとき、これまでに述べた親機１と子機
２と子機３の二次電池の充電状態と塵埃の蓄積量が検出
されると、残された清掃領域を勘案して充電の必要性と
互いの塵埃の蓄積量などの状態情報が親機１と子機２と
子機３の間で伝送して交換され、充電タイミングと塵埃
の移送タイミングが決定される。
【００７２】清掃を終了したときや充電しようとして子
機２と子機３を親機１に収容するときには、親機１は収
容指令を制御情報として子機２と子機３に伝送する。子
機２と子機３は互いの位置を領域情報として交換し把握
しているので子機２と子機３は親機１の位置に向かって
背走し、同時に親機１が後面１５にある収容装置７の開
口部７０を子機２と子機３の方向に向けて停止すると、
子機２と子機３はそれぞれに収容装置７に背走して入り
込み収容動作を終了する。
【００７３】ここで、清掃する手順のうち、撮像部４の
撮像する画像をもとに親機１の（図示しない）制御装置
が行う画像処理について簡単に述べる。
【００７４】撮像部４は全方位視覚センサーであり、移
動中に撮像した二地点の画像から移動ステレオ視の原理
によりセンサーの周囲の構造物までの距離を計測するも
のであり、図１の撮像部４にわずかに示すように、２葉
双曲面のうちの一方の双曲面状の反射ミラーと他方の双
曲面状の形状を有し中心が他方の双曲面の焦点に配置さ
れたレンズとを備え、ＣＣＤに歪みの少ない周囲の画像
を円形に結像する。親機１の（図示しない）制御装置は
親機１を所定の距離移動したときの移動前と移動後の二
地点の画像を撮像して量子化し、パノラマ展開してエッ
ジ検出などの処理を行い、さらに撮像部４の光学的特性
に応じて残存する画像の歪みを補正する処理を行い、画
像の輪郭を線画として捉える。二地点の線画と撮像装置
４の移動距離から移動ステレオ視の原理により移動原点
と線画の距離を求めることができる。
【００７５】三次元の画像はパノラマ展開された二次元
の線画となり画像認識を行う。パノラマ展開された線画
の中で横軸に対してほぼ９０度に延びる直線は縦の直線
として抽出し、これは壁面と壁面との交接部、机や椅子
の下部など直立する柱状物体などの候補となる。さら
に、連続する横の直線は床と壁面とが交わる隅部であ
り、縦の直線に二つの横の直線が組合わさると二つの壁
面と床が交わる隅部となり、横の直線が不連続であれば
ベッドなどの下などとなる。これらが境域部として判断
されこれ以外の広域部と区別される。
【００７６】清掃すべき領域は障害物などがある床で壁
面を境界とする平面であるので、横の直線と縦の直線と
移動原点からのそれぞれの距離とそれぞれの直線の連続
性とから清掃すべき領域の平面図を作成し、さらにその
平面図を二次元の所定の区画に細分して分割する。
【００７７】つぎに、二次元に分割した各区画に対応し
てＸ、Ｙ、Ｚの三次元のデータ欄を設ける。移動原点を
二次元座標の原点として各区画に線画がないときにはそ
の原点からの距離をＸ、Ｙ欄に記入し、さらにその区画
に縦の線画または単独の横の線画または縦と横の線画が
ともにあればＺ欄に特定のデータを付す。すなわち、各
区画が床等の広域部であればＸとＹのみの位置を示すデ
ータが記入されＺには何も付されないが、隅部などの境
域部に属するときにはＺにそれを示す特定のデータがさ
らに付加される。
【００７８】そして、この各区画の三次元データにそれ
ぞれに固有のアドレスを付し、親機１の（図示しない）
制御装置の記憶部に記憶してメモリーマップを形成する
とともに、子機２と子機３にも伝送してそれぞれの記憶
部にも記憶してメモリーマップを形成する。この各区画
の三次元データに基づき親機１と子機２と子機３の清掃
分担情報が決められる。また、清掃の進行状態を互いの
伝送装置を介して交換すれば親子が協調した清掃を行う
ことができ、この各区画の三次元データには親子が協調
して清掃するための別の情報が清掃分担情報の他に領域
情報としてＺ欄に逐次追加して記入される。このように
各区画は固有のアドレスに対応してＸ、Ｙ、Ｚ、のデー
タを有し、（図示しない）伝送装置を介し領域情報とし
て逐次必要に応じ親子間で交換される。
【００７９】このメモリーマップは、本発明の親子型掃
除機が自走して部屋を清掃する手順の最初に述べたよう
に、親機１のスタートキーを押したときと、親子の（図
示しない）制御装置の判断により走行に不具合が生じた
ときなどにも、各々２回づつ全方位を撮像することによ
り新たなメモリーマップを作成したり最初のメモリーマ
ップを補修してリフレッシュすることができる。そし
て、このメモリーマップは親子型掃除機が清掃を終了
し、親子一体となって自走し据置き状態に位置してパワ
ーオフしてもメモリーバックアップされてそれぞれの
（図示しない）制御装置の記憶部に記憶保持される。
【００８０】本発明の他の例について述べる。図５は本
発明の他の例を示す外観図である。
【００８１】自走式の親子型掃除機は親機１と子機２と
からなり、これまで述べた図１の自走式の親子型掃除機
とほぼ同様である。異なるところは親機１の把持部５が
耐衝撃性を考慮した切り起こし式となっていることと排
気口９５が上面１１にあること、さらに相違するところ
は撮像部４の位置と数であり、撮像部４が複数あって親
機１の両側面１２と前面１４のなす稜線上、殊に前面１
４と上面１１と両側面１２のなす二つの頂点にそれぞれ
設けられている。
【００８２】この例の親子型掃除機が自走して部屋を清
掃する手順を述べる。
【００８３】まず、スタートキーを押すと、親機１は所
定の距離移動して据置き状態の部屋の隅から離れてから
停止し、２個の撮像部４でそれぞれの撮像範囲を撮像す
る。それぞれの撮像範囲は方位約２７０度に渡り、その
うち約１８０度の範囲が重複するようになっており、親
機１の後方の一部を除けばほぼ３６０度の範囲を撮像す
ることができる。
【００８４】２個の撮像部４は特定の距離を有して取付
けられているので、撮像したそれぞれの画像ははじめの
例で述べた移動中に撮像した二地点の画像に相当するこ
とになり、さらに移動して別の地点で撮像する必要がな
く、移動ステレオ視の原理により重複する約１８０度の
範囲についてはじめの例と同様の画像処理を行いメモリ
ーマップを作成することができる。
【００８５】に親機１をその場で１８０度回転して同様
に残り１８０度の範囲についてメモリーマップを作成す
ることができるので、それらを合成して清掃すべき部屋
の平面図に基づくメモリーマップを作成することができ
る。
【００８６】この例の場合、はじめの例のように親子が
メモリーマップのみに基づく移動計画に従って走行制御
されるばかりではなく、走行して壁面や障害物に近接し
て行くときに２個の撮像部４を動作させると親機１との
距離を距離計として精度高く測定することができるの
で、メモリーマップのデータを容易に修正でき確実に清
掃することができる。
【００８７】
【発明の効果】これまでに述べたように、請求項１によ
れば、親機が子機を収容装置に収容すれば一体として自
走できて移動が容易になり、据置き状態での管理がしや
すい。また親機が子機を収納または抱擁することにより
親子を連想することができ、特に子機が幼児やペットの
形状を部分的にも抽象化して模せば 親機と子機の走行
動作があいまってドメスティックなものを呈することが
できる。
【００８８】請求項２によれば、子機は親機の側面から
収容装置に入ることができ、子機が容易に自走して親機
の開口部から収容装置に収容される。
【００８９】請求項３によれば、子機は親機の清掃能力
を補って互いに協調して清掃することができる。
【００９０】請求項４によれば、子機が蓄積する塵埃が
子機の集塵室の蓄積容量を越えようとすると、子機から
親機に自動的に移送することができる。
【００９１】請求項５によれば、親機が子機を収容装置
に収容したとき、親機を介して商用電源からまたは親機
の二次電池から電池容量の小さい子機の二次電池に充電
することができる。
【００９２】請求項６によれば、子機を収容装置に収容
した状態で把持部を持ってバランス良く移動できる。
【００９３】請求項７によれば、親機と子機はそれぞれ
が清掃すべき領域や部分または清掃した部分などの領域
情報を交換することによりまた、走行駆動を行う制御情
報を交換することによりさらに、それぞれの集塵室の塵
埃の蓄積量などの状態情報を交換することによって情報
を共有でき、親機と子機とが独立して走行して清掃した
り協調して清掃することが可能となる。
【００９４】請求項８によれば、赤外線か電磁波による
無線方式で親機と子機が各種の情報を伝送して交換する
ので、親機と子機が複雑な走行経路をたどっても有線方
式に比べて情報の伝送が容易となる。
【００９５】請求項９によれば、状態情報の交換により
子機から親機への塵埃の移送のタイミングを的確に決め
ることができる。
【００９６】請求項１０によれば、状態情報の交換によ
り親機の充電タイミングと親機から子機への充電タイミ
ングを的確に決めることができる。
【００９７】請求項１１によれば、親機か子機どちらか
が撮像した周囲の画像を画像処理することにより親機と
子機の清掃分担を決めた領域情報を交換するので、はじ
めに清掃領域全体を把握したうえで親機と子機の清掃領
域を割り振ることができて清掃に伴う親機と子機の走行
経路が計画的となるので効率的であり、走行も円滑とな
ってぎこちなさが消えドメスティックな動きを呈する。
【００９８】請求項１２によれば、広域情報に基づき親
機が床の障害物のない部分を計画的に清掃し、境域情報
に基づき子機が清掃可能な障害物の近辺や壁の近くや隅
部などの境域部分を計画的に清掃することができる。
【００９９】請求項１３によれば、撮像した周囲の画像
から清掃領域の平面図と清掃分担情報を得てメモリーマ
ップを形成するので、特定のアドレスを指定すればメモ
リーマップからその位置とその位置の境域情報を簡単に
知ることができる。
【０１００】請求項１４によれば、このメモリーマップ
ははじめに親機か子機がパワーオンしたときに作成さ
れ、または作成するための操作入力があれば新たに作成
されて更新することで精度を上げることができ、メモリ
ーバックアップされることで学習効果を生ずることもで
きる。
【０１０１】請求項１５によれば、撮像部は目的とする
全方位の撮像を行うことができる。
【０１０２】請求項１６によれば、頻繁に撮像する必要
がなく撮像するときのみ突出または腕を伸ばすようにし
て撮像部が撮像し終了後にしまうようにするので、精密
な撮像部を損傷する機会が減少する。
【０１０３】請求項１７によれば、撮像部を複数設ける
ことにより、重複する画像が得られるときには一致する
画像部分をステレオ視できるので、特定の部分を近接し
て画像処理すると輪郭と距離を精度高く求めることがで
きる。また部分画像を全方位に合成するときには視野角
の狭い撮像部や取付け位置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の親子型掃除機の概要を示す外観図。
【図２】本発明の親子型掃除機の親機に収容された子機
を示す外観図。
【図３】本発明の親子型掃除機の清掃中の親機と子機を
示す端面図。
【図４】本発明の親子型掃除機の塵埃を移送中の親機と
子機を示す端面図。
【図５】本発明の親子型掃除機の他の実施例を示す外観
図。
【符号の説明】
１ 親機 ２ 子機 ３ 子機 ４ 撮像部 ５ 把持部 ７ 収容装置 ８ 充電ポスト ９ 親機の清掃装置 ２９ 子機の清掃装置 ７０ 開口部 ９１ 主ノズル ２９１ 副ノズル
フロントページの続き (72)発明者 沼野 正文 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 秋山 治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 川瀬 義隆 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 3B006 NA00 3B057 DA00 DE03

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも清掃装置と移動装置とを備え
    た、第一の掃除機と一つ以上の第二の掃除機とからなる
    自走式掃除機であって、前記第一の掃除機は、少なくと
    も一つの前記第二の掃除機の少なくともその一部を内部
    に収納または抱擁する収容装置を備えたことを特徴とす
    る自走式掃除機。
  2. 【請求項２】 前記収容装置は前記第一の掃除機の側方
    または後方に開口する開口部を備えたことを特徴とする
    請求項１記載の自走式掃除機。
  3. 【請求項３】 前記第一の掃除機は清掃装置に主たる清
    掃を行うための主ノズルを備え、前記第二の掃除機は清
    掃装置に主たる清掃を補うための主ノズルと同質の副ノ
    ズルかあるいは、主ノズルと異質の用途向きの用途ノズ
    ルを備えたことを特徴とする請求項１記載の自走式掃除
    機。
  4. 【請求項４】 前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の
    清掃装置にはそれぞれ塵埃を集めて蓄積する集塵室を備
    え、前記第二の掃除機の塵埃を前記第一の掃除機に移送
    する移送装置を、前記第一の掃除機と前記第二の掃除機
    の何れかにあるいは両方に渡り設けたことを特徴とする
    請求項１記載の自走式掃除機。
  5. 【請求項５】 前記第一の掃除機と前記第二の掃除機は
    電源装置に充電可能な二次電池と充電端子とを備えると
    ともに、前記収容装置に前記第二の掃除機に充電するた
    めの充電端子を備え、前記第一の掃除機が前記第二の掃
    除機を収容することにより、前記第二の掃除機の二次電
    池に充電することを特徴とする請求項１記載の自走式掃
    除機。
  6. 【請求項６】 前記第一の掃除機は、前記収容装置を備
    えるとともに携帯または移動するための把持部を備えた
    ことを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
  7. 【請求項７】 前記第一の掃除機と前記第二の掃除機と
    はそれぞれ清掃装置と移動装置と制御装置と電源装置と
    伝送装置とを備え、少なくともそれぞれが清掃すべき領
    域や部分または清掃した領域や部分などの領域情報と、
    少なくともそれぞれの掃除機を走行駆動して前進、停
    止、後退、旋回などを行うための制御情報と、少なくと
    もそれぞれの清掃装置の備える集塵室の塵埃の蓄積状態
    などの状態情報とを前記第一の掃除機と前記第二の掃除
    機で交換することを特徴とする請求項１記載の自走式掃
    除機。
  8. 【請求項８】 前記第一の掃除機と前記第二の掃除機と
    は無線による伝送装置を備え、赤外線通信方式または、
    ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ
    Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）帯の通信方式により、前記領域情報
    と前記制御情報と前記状態情報とを前記第一の掃除機と
    前記第二の掃除機との間で交換することを特徴とする請
    求項７記載の自走式掃除機。
  9. 【請求項９】 前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の
    制御装置は、それぞれの清掃装置が備える集塵室の塵埃
    の蓄積状態や蓄積量などを検出する塵埃量検出部を備
    え、前記塵埃量検出部のそれぞれの検出値を状態情報と
    して前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の間で逐次交
    換することにより、前記第二の掃除機の集塵室から前記
    第一の掃除機の集塵室に移送すべきタイミングを決める
    ことを特徴とする請求項７記載の自走式掃除機。
  10. 【請求項１０】 前記第一の掃除機と前記第二の掃除機
    は、それぞれの電源装置に二次電池の充電電圧検出回路
    を設け、それぞれの検出値を状態情報として前記第一の
    掃除機と前記第二の掃除機の間で逐次交換することによ
    り、前記第一の掃除機と前記第二の掃除機の充電タイミ
    ングを決めることを特徴とする請求項７記載の自走式掃
    除機。
  11. 【請求項１１】 前記第一の掃除機と前記第二の掃除機
    の少なくとも一方の掃除機に、掃除機の周囲を撮像する
    撮像部と少なくとも一方の掃除機の制御装置に画像処理
    手段とを設けて、撮像した画像を画像処理することによ
    り得た、主に第一の掃除機の清掃すべき領域や部分と主
    に第二の掃除機が清掃すべき領域や部分とを区別する清
    掃分担情報を前記領域情報に含むようにしたことを特徴
    とする請求項７記載の自走式掃除機。
  12. 【請求項１２】 前記清掃分担情報は、第一の掃除機の
    清掃すべき領域にとりわけ床の障害物のない広域部分を
    指定する広域情報と、第二の掃除機の清掃すべき領域に
    床と壁とが角度をなす隅部または、床に沿う狭い隅部ま
    たは、障害物やほぼ直立する柱状物体の隅部などの境域
    部分を指定する境域情報とを含むことを特徴とする請求
    項１１記載の自走式掃除機。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の清掃分担情報は、画
    像処理手段により掃除機の周囲を撮像した画像の輪郭か
    ら抽出した縦の直線と横の直線をもとに広域情報と境域
    情報とを区別するとともに、ステレオ視の原理に基づき
    縦の直線と横の直線の撮像位置からの距離を求めること
    で清掃領域の平面図を作成し、さらにそれを所定の区画
    に細分して分割し、各区画に撮像位置を原点とする位置
    を表わす二次元の座標を付すとともに、境域部がある区
    画にはさらに境域情報を示す三次元データを付して各区
    画の清掃分担情報として、これら全ての区画の清掃分担
    情報に固有のアドレスを付してメモリーマップを形成し
    制御装置の記憶部に記憶することを特徴とする請求項１
    ２記載の自走式掃除機。
  14. 【請求項１４】 前記メモリーマップは、少なくともは
    じめに第一の掃除機または第二の掃除機がパワーオンし
    たとき、もしくは任意にメモリーマップを作成させるた
    めの操作入力がなされたときに作成し、パワーオフした
    後には前記制御装置の記憶部にメモリーバックアップす
    ることを特徴とする請求項１３記載の自走式掃除機。
  15. 【請求項１５】 前記撮像部は、全方位を撮像できる前
    記第一の掃除機または前記第二の掃除機の上部に設けた
    ことを特徴とする請求項１１記載の自走式掃除機。
  16. 【請求項１６】 前記撮像部は、撮像するとき前記第一
    の掃除機または前記第二の掃除機の本体から突出ないし
    は腕動し、撮像しないとき本体に貫入ないしは添着する
    ことを特徴とする請求１１記載の自走式掃除機。
  17. 【請求項１７】 前記撮像部は複数からなり、前記第一
    の掃除機または前記第二の掃除機の側方、側面、または
    稜線部、頂点、またはこれらの近傍に位置するように設
    け、前記画像処理手段は複数の撮像部が撮像する部分画
    像を全方位に合成するか、もしくは重複する部分を削除
    して全方位の画像とした全方位画像に基づいて画像処理
    することを特徴とする請求項１１記載の自走式掃除機。
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