JP2004174149A - 自走式掃除機 - Google Patents
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Abstract
【課題】段差の高さを検出できる自走式掃除機において、段差の種類を判別することができないため、フリンジやふさが付属している場合に、これらを吸い込んでファンモータをロックさせ、走行の継続が困難な状況に陥る場合があった。
【解決手段】本体１を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラ１４と、カメラ１４より入力された画像に基づいて段差のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体１の移動を制御する移動制御手段８とを備え、前記エッジ検出手段により検出されたエッジ情報に基づいて前方の段差の種類を判別することにより、段差を確実に走行することが可能な自走式掃除機を提供できるようになる。
【選択図】 図１
【解決手段】本体１を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラ１４と、カメラ１４より入力された画像に基づいて段差のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体１の移動を制御する移動制御手段８とを備え、前記エッジ検出手段により検出されたエッジ情報に基づいて前方の段差の種類を判別することにより、段差を確実に走行することが可能な自走式掃除機を提供できるようになる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清掃機能と走行機能とを備え、自動的に清掃を行う自走式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、掃除機に移動手段やセンサ類および移動制御手段を付加して自動的に清掃領域を移動して清掃を行う、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機が開発されており、その中には、前方の段差の高さを検知する走行ロボットも開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−４３９３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の走行ロボットでは高さを検知するだけで、どういった種類の段差であるのかまでは検出してないために、段差の縁に「フリンジ（比較的毛足の長い絨毯の毛足）」や「ふさ」が付属しているような場合、フリンジやふさを吸い込んでファンモータをロックさせ、その結果、走行を継続させることが困難な状況に陥る場合があった。
【０００５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、段差の種類に応じた制御を行ないながら、段差を確実に通過する自走式掃除機の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式掃除機は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて障害物のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、エッジ検出手段により検出されたエッジ情報に基づいて前方の段差の種類を判別するものである。
【０００７】
これによって、簡単な構成で段差の種類を検出することが出来、確実に段差を通過することが出来る自走式掃除機を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて障害物のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、エッジ検出手段により検出されたエッジ情報に基づいて前方の段差の種類を判別することにより、確実に段差を通過することが出来る。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて床面までの距離を検出する距離検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、前記距離検出手段により検出された距離情報に基づいて前方の段差の種類を判別することにより、確実に段差を通過することが出来る。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１および２に記載の移動制御手段が、段差がフリンジもしくはふさ等であると判別したときには、前記段差を通過する間、清掃手段を停止させることにより、簡単な動作で段差を通過することが出来る。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動制御手段が、段差がフリンジもしくはふさ等であると判別したときには、前記段差を通過する間、清掃手段を床面から離すことにより、簡単な動作で段差を通過することが出来る。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動制御手段が、凸部の段差を乗り上がったことを検知し、かつ乗り上がった段差がフリンジもしくはふさ等である判別したときは、その後、凹部の段差を認識したときにも前記凸部の段差と同様であると見なして動作することにより、万が一凹部の段差の種類を判別することが出来なくても段差を通過することが出来る。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動制御手段が、凹部の段差を乗りこえたことを検知し、かつ乗りこえた段差がフリンジもしくはふさ等である判別したときは、その後、凸部の段差を認識したときにも前記凹部の段差と同様であると見なして動作することにより、万が一凸部の段差の種類を判別することが出来なくても段差を通過することが出来る。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における自走式掃除機の構造を示す外観斜視図を、図２は同自走式掃除機のシステム構成のブロック図を、それぞれ示すものである。
【００１６】
図１、図２において、１は移動しながら清掃を行う自走式掃除機の本体で、清掃領域を移動する。２，３は左右の駆動モータで、それぞれの出力軸は左右の減速機４，５を介して左右の走行輪６，７を駆動する。この左駆動モータ２と右駆動モータ３を独立に回転駆動することにより本体１を移動させるもので、走行手段および移動方向転換手段を兼ねている。８は各種入力に応じて左右の駆動モータ２，３を制御し本体１の移動制御を行う移動制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他の制御回路からなる。９は床面を掃除する清掃ノズルで吸い込み具を構成し、この吸い込み口には回転ブラシなどからなるアジテータ１０が設けられ、電動送風機からなるファンモータ１１で発生させた真空圧によりゴミを吸引する。
【００１７】
前記アジテータ１０はノズルモータ１２により伝動ベルト１３を介して回転駆動される。１４は前方を撮影するカメラで、エッジ検出手段１５を通じてエッジ情報を前記移動制御手段８に入力している。１６は電池などからなる電源で、本体１内に電力を供給する。
【００１８】
以上のように構成された自走式掃除機において、以下、図３を用いて前記移動制御手段８で行われている走行制御アルゴリズムの一例を示す。
【００１９】
ステップ１において、本体１を前進させる。
【００２０】
ステップ２において、ファンモータ１１を作動させる。
【００２１】
ステップ３において、エッジ検出手段１５の入力より本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ２に戻り、段差があればステップ４に進む。
【００２２】
ステップ４において、検出されたエッジを方向別に分類して数え、一番大きかった数値が判定値Ｎｅよりも小さければステップ２に戻り、判定値Ｎｅ以上であればステップ５に進む。
【００２３】
ステップ５において、ファンモータ１１を停止させる。
【００２４】
ステップ６において、エッジ検出手段１５の入力より本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ２に戻り、段差があればステップ７に進む。
【００２５】
ステップ７において、検出されたエッジを方向別に分類して数え、一番大きかった数値が判定値Ｎｅよりも小さければステップ２に戻り、判定値Ｎｅ以上であればステップ５に戻る。
【００２６】
なお判定値Ｎｅは、予め最適な値を実験的に決定するものである。
【００２７】
以上のように、本実施例においてはカメラを用いてエッジを検出することにより段差の種類を検出ことができ、簡単な構成で確実に段差を通過することが出来る。
【００２８】
また、本実施例のエッジ検出手段を、床面までの距離検出手段とすることによっても、床面までの高さ方向の距離が大きく変わることを利用して、エッジ検出手段を用いた場合と同等の効果が得られる。この場合は基準値以外の距離情報が得られたときに、前記距離情報数が判定値以上の場合は段差にフリンジやふさが付属していると判断すれば良い。
【００２９】
なお、以上の説明ではフリンジやふさを回避する方法としてファンモータ１１を停止させたが、清掃ノズル９を床面から離しても良い。
【００３０】
また、ファンモータ１１を停止させて、かつ清掃ノズル９を床面離しても良い。この場合はさらに段差を通過させやすくなる。
【００３１】
（実施例２）
実施例１の移動制御手段８で行われている走行制御アルゴリズムの他の例について図４を用いて説明する。なお、図４は実施例２の移動制御手段での処理内容を示す流れ図である。
【００３２】
ステップ１１において、段差フラグをクリアする。
【００３３】
ステップ１２において、本体１を前進させる。
【００３４】
ステップ１３において、本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ１２に戻り、段差があればステップ１４に進む。
【００３５】
ステップ１４において、この段差の縁にフリンジやふさが付属しているものかどうかを判断し、フリンジが付属していればステップ１５に進み、フリンジが付属していなければステップ１７に進む。
【００３６】
ステップ１５において、段差フラグをセットする。
【００３７】
ステップ１６において、フリンジ付き段差通過処理を実施する。
【００３８】
ステップ１７において、本体１を前進させる。
【００３９】
ステップ１８において、本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ１７に戻り、段差があればステップ１９に進む。
【００４０】
ステップ１９において、段差フラグがセットされていればステップ２０に進み、段差フラグがセットされていなければステップ１２に戻る。
【００４１】
ステップ２０において、フリンジ付き段差通過処理を実施する。
【００４２】
ステップ２１において、段差フラグをクリアしてステップ１２に戻る。
【００４３】
以上のように、最初に通過した段差の縁にフリンジやふさが付属しているかどうかを記憶しておけば、次に段差を通過する際に種類を検出する必要がなくなるので効率がよい。
【００４４】
なお、最初に通過する段差は凹部でも凸部でもどちらでも良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、段差を確実に走行することが可能な自走式掃除機を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における自走式掃除機の構造を示す一部欠載外観斜視図
【図２】同、自走式掃除機のシステム構成を示すブロック図
【図３】同、自走式掃除機の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【図４】本発明の実施例２における自走式掃除機の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【符号の説明】
１ 本体
２、３ 駆動モータ
４、５ 減速機
６、７ 走行輪
８ 移動制御手段
９ 清掃ノズル
１１ ファンモータ
１４ カメラ
１５ エッジ検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、清掃機能と走行機能とを備え、自動的に清掃を行う自走式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、掃除機に移動手段やセンサ類および移動制御手段を付加して自動的に清掃領域を移動して清掃を行う、いわゆる自立誘導型の自走式掃除機が開発されており、その中には、前方の段差の高さを検知する走行ロボットも開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−４３９３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の走行ロボットでは高さを検知するだけで、どういった種類の段差であるのかまでは検出してないために、段差の縁に「フリンジ（比較的毛足の長い絨毯の毛足）」や「ふさ」が付属しているような場合、フリンジやふさを吸い込んでファンモータをロックさせ、その結果、走行を継続させることが困難な状況に陥る場合があった。
【０００５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、段差の種類に応じた制御を行ないながら、段差を確実に通過する自走式掃除機の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の自走式掃除機は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて障害物のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、エッジ検出手段により検出されたエッジ情報に基づいて前方の段差の種類を判別するものである。
【０００７】
これによって、簡単な構成で段差の種類を検出することが出来、確実に段差を通過することが出来る自走式掃除機を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて障害物のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、エッジ検出手段により検出されたエッジ情報に基づいて前方の段差の種類を判別することにより、確実に段差を通過することが出来る。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて床面までの距離を検出する距離検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、前記距離検出手段により検出された距離情報に基づいて前方の段差の種類を判別することにより、確実に段差を通過することが出来る。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１および２に記載の移動制御手段が、段差がフリンジもしくはふさ等であると判別したときには、前記段差を通過する間、清掃手段を停止させることにより、簡単な動作で段差を通過することが出来る。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動制御手段が、段差がフリンジもしくはふさ等であると判別したときには、前記段差を通過する間、清掃手段を床面から離すことにより、簡単な動作で段差を通過することが出来る。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動制御手段が、凸部の段差を乗り上がったことを検知し、かつ乗り上がった段差がフリンジもしくはふさ等である判別したときは、その後、凹部の段差を認識したときにも前記凸部の段差と同様であると見なして動作することにより、万が一凹部の段差の種類を判別することが出来なくても段差を通過することが出来る。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動制御手段が、凹部の段差を乗りこえたことを検知し、かつ乗りこえた段差がフリンジもしくはふさ等である判別したときは、その後、凸部の段差を認識したときにも前記凹部の段差と同様であると見なして動作することにより、万が一凸部の段差の種類を判別することが出来なくても段差を通過することが出来る。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における自走式掃除機の構造を示す外観斜視図を、図２は同自走式掃除機のシステム構成のブロック図を、それぞれ示すものである。
【００１６】
図１、図２において、１は移動しながら清掃を行う自走式掃除機の本体で、清掃領域を移動する。２，３は左右の駆動モータで、それぞれの出力軸は左右の減速機４，５を介して左右の走行輪６，７を駆動する。この左駆動モータ２と右駆動モータ３を独立に回転駆動することにより本体１を移動させるもので、走行手段および移動方向転換手段を兼ねている。８は各種入力に応じて左右の駆動モータ２，３を制御し本体１の移動制御を行う移動制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他の制御回路からなる。９は床面を掃除する清掃ノズルで吸い込み具を構成し、この吸い込み口には回転ブラシなどからなるアジテータ１０が設けられ、電動送風機からなるファンモータ１１で発生させた真空圧によりゴミを吸引する。
【００１７】
前記アジテータ１０はノズルモータ１２により伝動ベルト１３を介して回転駆動される。１４は前方を撮影するカメラで、エッジ検出手段１５を通じてエッジ情報を前記移動制御手段８に入力している。１６は電池などからなる電源で、本体１内に電力を供給する。
【００１８】
以上のように構成された自走式掃除機において、以下、図３を用いて前記移動制御手段８で行われている走行制御アルゴリズムの一例を示す。
【００１９】
ステップ１において、本体１を前進させる。
【００２０】
ステップ２において、ファンモータ１１を作動させる。
【００２１】
ステップ３において、エッジ検出手段１５の入力より本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ２に戻り、段差があればステップ４に進む。
【００２２】
ステップ４において、検出されたエッジを方向別に分類して数え、一番大きかった数値が判定値Ｎｅよりも小さければステップ２に戻り、判定値Ｎｅ以上であればステップ５に進む。
【００２３】
ステップ５において、ファンモータ１１を停止させる。
【００２４】
ステップ６において、エッジ検出手段１５の入力より本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ２に戻り、段差があればステップ７に進む。
【００２５】
ステップ７において、検出されたエッジを方向別に分類して数え、一番大きかった数値が判定値Ｎｅよりも小さければステップ２に戻り、判定値Ｎｅ以上であればステップ５に戻る。
【００２６】
なお判定値Ｎｅは、予め最適な値を実験的に決定するものである。
【００２７】
以上のように、本実施例においてはカメラを用いてエッジを検出することにより段差の種類を検出ことができ、簡単な構成で確実に段差を通過することが出来る。
【００２８】
また、本実施例のエッジ検出手段を、床面までの距離検出手段とすることによっても、床面までの高さ方向の距離が大きく変わることを利用して、エッジ検出手段を用いた場合と同等の効果が得られる。この場合は基準値以外の距離情報が得られたときに、前記距離情報数が判定値以上の場合は段差にフリンジやふさが付属していると判断すれば良い。
【００２９】
なお、以上の説明ではフリンジやふさを回避する方法としてファンモータ１１を停止させたが、清掃ノズル９を床面から離しても良い。
【００３０】
また、ファンモータ１１を停止させて、かつ清掃ノズル９を床面離しても良い。この場合はさらに段差を通過させやすくなる。
【００３１】
（実施例２）
実施例１の移動制御手段８で行われている走行制御アルゴリズムの他の例について図４を用いて説明する。なお、図４は実施例２の移動制御手段での処理内容を示す流れ図である。
【００３２】
ステップ１１において、段差フラグをクリアする。
【００３３】
ステップ１２において、本体１を前進させる。
【００３４】
ステップ１３において、本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ１２に戻り、段差があればステップ１４に進む。
【００３５】
ステップ１４において、この段差の縁にフリンジやふさが付属しているものかどうかを判断し、フリンジが付属していればステップ１５に進み、フリンジが付属していなければステップ１７に進む。
【００３６】
ステップ１５において、段差フラグをセットする。
【００３７】
ステップ１６において、フリンジ付き段差通過処理を実施する。
【００３８】
ステップ１７において、本体１を前進させる。
【００３９】
ステップ１８において、本体１前方に段差があるかどうかを判断し、段差がなければステップ１７に戻り、段差があればステップ１９に進む。
【００４０】
ステップ１９において、段差フラグがセットされていればステップ２０に進み、段差フラグがセットされていなければステップ１２に戻る。
【００４１】
ステップ２０において、フリンジ付き段差通過処理を実施する。
【００４２】
ステップ２１において、段差フラグをクリアしてステップ１２に戻る。
【００４３】
以上のように、最初に通過した段差の縁にフリンジやふさが付属しているかどうかを記憶しておけば、次に段差を通過する際に種類を検出する必要がなくなるので効率がよい。
【００４４】
なお、最初に通過する段差は凹部でも凸部でもどちらでも良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、段差を確実に走行することが可能な自走式掃除機を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における自走式掃除機の構造を示す一部欠載外観斜視図
【図２】同、自走式掃除機のシステム構成を示すブロック図
【図３】同、自走式掃除機の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【図４】本発明の実施例２における自走式掃除機の移動制御手段での処理内容を示す流れ図
【符号の説明】
１ 本体
２、３ 駆動モータ
４、５ 減速機
６、７ 走行輪
８ 移動制御手段
９ 清掃ノズル
１１ ファンモータ
１４ カメラ
１５ エッジ検出手段
Claims (6)
- 本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて障害物のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、エッジ検出手段により検出されたエッジ情報に基づいて前方の段差の種類を判別する自走式掃除機。
- 本体を移動させる走行手段および操舵手段と、床面のゴミを清掃する清掃手段と、前方を撮影するカメラと、前記カメラより入力された画像に基づいて床面までの距離を検出する距離検出手段と、前記走行手段および操舵手段を制御して本体を移動する移動制御手段とを具備し、前記移動制御手段は、前記距離検出手段により検出された距離情報に基づいて前方の段差の種類を判別する自走式掃除機。
- 移動制御手段は、段差がフリンジもしくはふさ等であると判別したときは、前記段差を通過する間、清掃手段を停止させる請求項１または２に記載の自走式掃除機。
- 移動制御手段は、段差がフリンジもしくはふさ等であると判別したときは、前記段差を通過する間、清掃手段を床面から離す請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
- 移動制御手段は、凸部の段差を乗り上がったことを検知し、かつ乗り上がった段差がフリンジもしくはふさ等である判別したときは、その後、凹部の段差を認識したときにも前記凸部の段差と同様であると見なして動作する請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
- 移動制御手段は、凹部の段差を乗りこえたことを検知し、かつ乗りこえた段差がフリンジもしくはふさ等である判別したときは、その後、凸部の段差を認識したときにも前記凹部の段差と同様であると見なして動作する請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002347181A JP2004174149A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | 自走式掃除機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002347181A JP2004174149A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | 自走式掃除機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004174149A true JP2004174149A (ja) | 2004-06-24 |
Family
ID=32707866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002347181A Withdrawn JP2004174149A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | 自走式掃除機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004174149A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008126936A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Toshiba Corp | 移動装置 |
| US7507948B2 (en) | 2006-05-17 | 2009-03-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of detecting object using structured light and robot using the same |
| EP3185095A4 (en) * | 2014-08-18 | 2018-04-18 | Toshiba Lifestyle Products & Services Corporation | Autonomous moving body |
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