JP2005309531A - Self-propelled cleaner and mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自走式掃除機および移動可能なロボットに関し、特に、自動的に充電することが可能な自走式掃除機および移動可能なロボットに関する。 The present invention relates to a self-propelled cleaner and a movable robot, and more particularly to a self-propelled cleaner and a movable robot that can be charged automatically.
従来の移動可能なロボットは、特許文献1に開示されるように、ロボット本体に設けた、磁界の強さを判別するための磁界強度検出手段と、この磁界強度検出手段の出力から充電装置の位置を判別するための位置判別手段と、この位置判別手段の出力を用いて磁界の方向を検出するための磁界方向検出手段と、この磁界方向検出手段の出力により制御される操舵兼駆動手段と、動力源であるバッテリと、磁界発生手段とを有するとともにロボット本体の外部からバッテリに電力を供給する充電装置とを備える。 As disclosed in Patent Document 1, a conventional movable robot includes a magnetic field strength detection unit for determining a magnetic field strength provided in a robot body, and an output of the magnetic field strength detection unit. A position discriminating means for discriminating the position, a magnetic field direction detecting means for detecting the direction of the magnetic field using the output of the position discriminating means, and a steering and driving means controlled by the output of the magnetic field direction detecting means; And a charging device that has a battery as a power source and a magnetic field generation means and supplies electric power to the battery from the outside of the robot body.
この発明によると、充電装置の位置を正確に判別することができる。 According to the present invention, the position of the charging device can be accurately determined.
また、特許文献2は、電池に充電するためのステーションと、このステーション内にロボット本体の電池に充電するための誘導磁界を発生する充電磁界発生手段と、ロボット本体をステーションに誘導するための誘導磁界を発生させる誘導磁界発生手段と、ロボット本体がステーションに戻ったことを検知する状態検知手段とを有し、かつロボット本体内に誘導磁界を受信する受信手段と、充電用誘導磁界を受け電池を充電する充電制御手段とを有した移動ロボットを開示する。 Patent Document 2 discloses a station for charging a battery, charging magnetic field generating means for generating an induction magnetic field for charging the battery of the robot body in the station, and guidance for guiding the robot body to the station. An induction magnetic field generation means for generating a magnetic field; a state detection means for detecting that the robot main body has returned to the station; a reception means for receiving the induction magnetic field in the robot main body; and a battery that receives the induction magnetic field for charging. A mobile robot having charging control means for charging the battery is disclosed.
この発明によると、自動的にロボット本体内の電池を充電することができる。 According to this invention, the battery in the robot body can be automatically charged.
また、特許文献3は、移動するロボット本体と、この本体を充電する充電ステーションとからなり、本体内に電池と、走行モータと、この走行モータを制御するモータ制御手段と、電池を充電する充電磁界を受信する充電手段と、誘導磁界を受信する受信手段と、超音波を送信する超音波送信手段とを有し、充電ステーション内に磁界を発生させる磁界発生手段と、本体が充電ステーションに戻ったことを検知する状態検知手段と、この状態検知手段の状態により磁界発生手段を制御する磁界制御手段と、本体が移動を開始し充電ステーションから離れたことを状態検知手段が検知して一定時間磁界の発生を停止させる送信停止手段と、本体から送信される超音波を受信する超音波受信手段と、この超音波受信手段からの信号により磁界を発生させる機能とを有した構成の移動ロボットとするものである。 Patent Document 3 includes a moving robot main body and a charging station for charging the main body. The battery, a traveling motor, motor control means for controlling the traveling motor, and charging for charging the battery are included in the main body. A charging means for receiving a magnetic field, a receiving means for receiving an induction magnetic field, and an ultrasonic transmission means for transmitting an ultrasonic wave, a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the charging station, and a main body returning to the charging station A state detecting means for detecting the state, a magnetic field control means for controlling the magnetic field generating means according to the state of the state detecting means, and the state detecting means for detecting that the main body starts moving and leaves the charging station for a predetermined time. Transmission stop means for stopping the generation of the magnetic field, ultrasonic reception means for receiving the ultrasonic wave transmitted from the main body, and a magnetic field is generated by a signal from the ultrasonic reception means. It is an arrangement mobile robot having a function of.
この発明によると、自動的に本体の電池を充電することができる。さらに、この発明によると、使用者が電池と充電制御手段との接続する等の作業をすることなく清掃等の作業移動を繰り返し行なうことができる。 According to the present invention, the battery of the main body can be automatically charged. Furthermore, according to the present invention, it is possible to repeatedly perform work movement such as cleaning without the user performing work such as connecting the battery and the charge control means.
しかし、特許文献1に開示された発明では、ロボットが活動できる範囲をあまり大きくできないという問題がある。この問題の原因は、磁界強度検出手段が磁界を検出できなくなると、位置判別手段が充電装置の位置を判別できなくなる点にある。充電装置の位置に限らず、特許文献1に開示された発明では、ロボットを遠い目的地に正確に到達させることは困難である。特許文献2に開示された発明にも、同様の問題点がある。特許文献3に開示された発明にも、同様の問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、目的物までの距離が遠くても、正確に目的物に到達できる、自走式掃除機および移動可能なロボットを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a self-propelled cleaner and a movable device that can accurately reach the object even if the distance to the object is long. To provide a robot.
上記目的を達成するために、本発明のある局面にしたがうと、自走式掃除機は、塵埃を吸引するための吸引手段と、予め定められた規則および手順のいずれかに沿って、自律的に塵埃を吸引するように、吸引手段を制御するための制御手段と、進行方向に移動するための移動手段と、進行方向の教示を受付けるための受付手段と、磁気により、方向を検出するための第1の検出手段と、画像を撮影するための撮影手段と、撮影手段が撮影した画像から、目的物の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる予め定められた特徴を検出することにより、目的物の位置を検出するための第2の検出手段と、第2の検出手段が目的物の位置を検出するまでは第1の検出手段が検出した方向および受付手段が受付けた教示に基づき進行方向を決定し、かつ第2の検出手段が目的物の位置を検出した後は第2の検出手段が検出した位置に基づき目的物の方向を進行方向に決定するための決定手段とを含む。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a self-propelled vacuum cleaner is autonomous according to suction means for sucking dust and any one of predetermined rules and procedures. A control means for controlling the suction means, a moving means for moving in the advancing direction, a receiving means for accepting teaching of the advancing direction, and for detecting the direction by magnetism. By detecting a predetermined feature appearing in any of the shape, color, and pattern of the object from the first detection means, the photographing means for photographing the image, and the image photographed by the photographing means Based on the second detection means for detecting the position of the object, the direction detected by the first detection means until the second detection means detects the position of the object, and the teaching received by the reception means Determine the direction of travel, One after the second detection means detects the position of the object and a determination means for determining the direction of the object in the traveling direction based on the position detected second detection means.
すなわち、吸引手段は、塵埃を吸引する。制御手段は、予め定められた規則および手順のいずれかに沿って、自律的に塵埃を吸引するように、吸引手段を制御する。移動手段は、進行方向に移動する。受付手段は、進行方向の教示を受付ける。第1の検出手段は、磁気により、方向を検出する。撮影手段は、画像を撮影する。第2の検出手段は、撮影手段が撮影した画像から、目的物の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる予め定められた特徴を検出することにより、目的物の位置を検出する。決定手段は、第2の検出手段が目的物の位置を検出するまでは第1の検出手段が検出した方向および受付手段が受付けた教示に基づき進行方向を決定し、かつ第2の検出手段が目的物の位置を検出した後は第2の検出手段が検出した位置に基づき目的物の方向を進行方向に決定する。これにより、目的物までの距離が遠いために第2の検出手段が目的物を検出できなくても、第1の検出手段が検出した磁気により方向を検出できる。磁気により方向が検出されるので、決定手段は、移動手段が移動すべき、目的物の方向を正確に決定することができる。さらに、予め定められた特徴に基づいて検出される目的物の位置は、磁気により決定される目的物の方向よりも誤差が少ない。その上、目的物にある物の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる特徴は、容易に検出することができる。目的物の位置は、正確かつ容易に検出されることとなる。あわせて、塵埃が吸引される。その結果、目的物までの距離が遠くても、より正確かつ容易に目的物に到達でき、かつ塵埃を吸引できる自走式掃除機を提供することができる。 That is, the suction means sucks dust. The control means controls the suction means so as to autonomously suck dust in accordance with any of predetermined rules and procedures. The moving means moves in the traveling direction. The accepting unit accepts the teaching of the traveling direction. The first detecting means detects the direction by magnetism. The imaging means captures an image. The second detection unit detects the position of the target object by detecting a predetermined feature appearing in any of the shape, color, and pattern of the target object from the image captured by the imaging unit. The determining means determines the advancing direction based on the direction detected by the first detecting means and the teaching received by the accepting means until the second detecting means detects the position of the object, and the second detecting means After detecting the position of the target object, the direction of the target object is determined as the traveling direction based on the position detected by the second detection means. Thereby, even if the second detection unit cannot detect the target because the distance to the target is long, the direction can be detected by the magnetism detected by the first detection unit. Since the direction is detected by magnetism, the determining means can accurately determine the direction of the object to be moved by the moving means. Furthermore, the position of the target detected based on the predetermined feature has less error than the direction of the target determined by magnetism. In addition, a feature that appears in any of the shape, color, and pattern of the object in the object can be easily detected. The position of the object will be detected accurately and easily. At the same time, dust is sucked. As a result, it is possible to provide a self-propelled cleaner that can reach the target more accurately and easily even when the distance to the target is long and can suck dust.
本発明の他の局面にしたがうと、移動可能なロボットは、進行方向に移動するための移動手段と、進行方向の教示を受付けるための受付手段と、磁気により、方向を検出するための第1の検出手段と、第1の検出手段とは別に、目的物の位置を検出するための第2の検出手段と、第2の検出手段が目的物の位置を検出するまでは第1の検出手段が検出した方向および受付手段が受付けた教示に基づき進行方向を決定し、かつ第2の検出手段が目的物の位置を検出した後は第2の検出手段が検出した位置に基づき目的物の方向を進行方向に決定するための決定手段とを含む。 According to another aspect of the present invention, the movable robot includes a moving means for moving in the traveling direction, a receiving means for receiving the teaching of the traveling direction, and a first for detecting the direction by magnetism. In addition to the detection means and the first detection means, the second detection means for detecting the position of the object and the first detection means until the second detection means detects the position of the object. After the second detecting means detects the position of the object, the direction of the object is determined based on the position detected by the second detecting means after the second detecting means detects the position of the object. And determining means for determining the direction of travel.
すなわち、移動手段は、進行方向に移動する。受付手段は、進行方向の教示を受付ける。第1の検出手段は、磁気により、方向を検出する。第2の検出手段は、第1の検出手段とは別に、目的物の位置を検出する。決定手段は、第2の検出手段が目的物の位置を検出するまでは第1の検出手段が検出した方向および受付手段が受付けた教示に基づき進行方向を決定し、かつ第2の検出手段が目的物の位置を検出した後は第2の検出手段が検出した位置に基づき目的物の方向を進行方向に決定する。これにより、目的物までの距離が遠いために第2の検出手段が目的物を検出できなくても、第1の検出手段が磁気により方向を検出する。磁気により方向が検出されるので、決定手段は、移動手段が移動すべき、目的物の方向を決定することができる。その結果、目的物までの距離が遠くても、正確に目的物に到達できる移動可能なロボットを提供することができる。 That is, the moving means moves in the traveling direction. The accepting unit accepts the teaching of the traveling direction. The first detecting means detects the direction by magnetism. The second detection means detects the position of the object separately from the first detection means. The determining means determines the advancing direction based on the direction detected by the first detecting means and the teaching received by the accepting means until the second detecting means detects the position of the object, and the second detecting means After detecting the position of the target object, the direction of the target object is determined as the traveling direction based on the position detected by the second detection means. Thereby, even if the second detection unit cannot detect the target because the distance to the target is long, the first detection unit detects the direction by magnetism. Since the direction is detected by magnetism, the determining means can determine the direction of the object to be moved by the moving means. As a result, it is possible to provide a movable robot that can reach the target accurately even when the distance to the target is long.
また、上述の第2の検出手段は、画像を撮影するための撮影手段と、撮影手段が撮影した画像から、予め定められた特徴を検出することにより、目的物の位置を検出するための手段を含むことが望ましい。 The second detection means described above is an imaging means for capturing an image, and a means for detecting the position of the target object by detecting a predetermined feature from the image captured by the imaging means. It is desirable to include.
すなわち、撮影手段は画像を撮影する。位置を検出するための手段は、撮影手段が撮影した画像から、予め定められた特徴を検出することにより、目的物の位置を検出する。予め定められた特徴に基づいて検出される目的物の位置は、磁気により決定される目的物の方向よりも誤差が少ない。これにより、決定手段は、移動手段が移動すべき、目的物の方向をより正確に決定することができる。その結果、目的物までの距離が遠くても、より正確に目的物に到達できる移動可能なロボットを提供することができる。 That is, the photographing means takes an image. The means for detecting the position detects the position of the object by detecting a predetermined feature from the image taken by the photographing means. The position of the target detected based on the predetermined feature has less error than the direction of the target determined by magnetism. Thereby, the determination means can determine more accurately the direction of the target object which the movement means should move. As a result, it is possible to provide a movable robot that can reach the target more accurately even when the distance to the target is long.
もしくは、上述の予め定められた特徴は、目的物の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる特徴を含むことが望ましい。 Alternatively, it is desirable that the above-described predetermined feature includes a feature that appears in any of the shape, color, and pattern of the object.
すなわち、位置を検出するための手段は、撮影手段が撮影した画像から、目的物の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる特徴を検出することにより、目的物の位置を検出する。目的物にある物の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる特徴は、容易に検出することができる。これにより、位置を検出するための手段は、容易に目的物の位置を検出できる。その結果、目的物までの距離が遠くても、より正確かつ容易に目的物に到達できる移動可能なロボットを提供することができる。 That is, the means for detecting the position detects the position of the target object by detecting a feature appearing in any one of the shape, color, and pattern of the target object from the image captured by the photographing means. Features appearing in any of the shape, color, and pattern of the object in the object can be easily detected. Thereby, the means for detecting the position can easily detect the position of the object. As a result, it is possible to provide a movable robot that can reach the object more accurately and easily even when the distance to the object is long.
本発明の他の局面にしたがうと、自走式掃除機は、塵埃を吸引するための吸引手段と、予め定められた規則および手順のいずれかに沿って、自律的に塵埃を吸引するように、吸引手段を制御するための制御手段と、進行方向に移動するための移動手段と、進行方向の教示を受付けるための受付手段と、磁気により、方向を検出するための第1の検出手段と、第1の検出手段とは別に、目的物の位置を検出するための第2の検出手段と、第2の検出手段が目的物の位置を検出するまでは第1の検出手段が検出した方向および受付手段が受付けた教示に基づき進行方向を決定し、かつ第2の検出手段が目的物の位置を検出した後は第2の検出手段が検出した位置に基づき目的物の方向を進行方向に決定するための決定手段とを含む。 According to another aspect of the present invention, the self-propelled cleaner is configured to autonomously suck dust in accordance with any of suction means for sucking dust and predetermined rules and procedures. A control means for controlling the suction means, a moving means for moving in the traveling direction, a receiving means for receiving the teaching of the traveling direction, and a first detecting means for detecting the direction by magnetism Separately from the first detection means, a second detection means for detecting the position of the object, and a direction detected by the first detection means until the second detection means detects the position of the object. And after the second detecting means detects the position of the object, the direction of the object is set to the moving direction based on the position detected by the second detecting means. Determining means for determining.
すなわち、吸引手段は、塵埃を吸引する。制御手段は、予め定められた規則および手順のいずれかに沿って、自律的に塵埃を吸引するように、吸引手段を制御する。移動手段は、進行方向に移動する。受付手段は、進行方向の教示を受付ける。第1の検出手段は、磁気により、目的物の方向を検出する。第2の検出手段は、第1の検出手段とは別に、目的物の位置を検出する。決定手段は、第2の検出手段が目的物の位置を検出するまでは第1の検出手段が検出した方向および受付手段が受付けた教示に基づき進行方向を決定し、かつ第2の検出手段が目的物の位置を検出した後は第2の検出手段が検出した位置に基づき目的物の方向を進行方向に決定する。これにより、目的物までの距離が遠いために第2の検出手段が目的物を検出できなくても、第1の検出手段が磁気により方向を検出する。磁気により方向が検出されるので、決定手段は、移動手段が移動すべき、目的物の方向を決定することができる。あわせて、塵埃が吸引される。その結果、目的物までの距離が遠くても、正確に目的物に到達でき、かつ塵埃を吸引できる自走式掃除機を提供することができる。 That is, the suction means sucks dust. The control means controls the suction means so as to autonomously suck dust in accordance with any of predetermined rules and procedures. The moving means moves in the traveling direction. The accepting unit accepts the teaching of the traveling direction. The first detection means detects the direction of the object by magnetism. The second detection means detects the position of the object separately from the first detection means. The determining means determines the advancing direction based on the direction detected by the first detecting means and the teaching received by the accepting means until the second detecting means detects the position of the object, and the second detecting means After detecting the position of the target object, the direction of the target object is determined as the traveling direction based on the position detected by the second detection means. Thereby, even if the second detection unit cannot detect the target because the distance to the target is long, the first detection unit detects the direction by magnetism. Since the direction is detected by magnetism, the determining means can determine the direction of the object to be moved by the moving means. At the same time, dust is sucked. As a result, it is possible to provide a self-propelled cleaner that can accurately reach the target and can suck dust even when the distance to the target is long.
本発明に係る自走式掃除機および移動可能なロボットは、目的物までの距離が遠くても、正確に目的物に到達できる。 The self-propelled cleaner and the movable robot according to the present invention can reach the object accurately even if the distance to the object is long.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1を参照して、本実施の形態に係る清掃システム100は、掃除機110と、充電器180とを含む。掃除機110は、屋内の床面を清掃する移動可能なロボットである。充電器180は、電磁波(本実施の形態の場合、この電磁波は極短波であることとする)を出力することにより、掃除機110に電力を供給する装置である。充電器180の本体には、バーコード(本実施の形態におけるバーコードは、掃除機110から充電器180までの距離が、後述する第1の所定値であるとき、後述するカメラ134が撮影した画像に基づき、制御部122がバーコードの存在を検出できる大きさであるものとする。)が付されている。掃除機110は、このバーコードを検出することにより、充電器180の正確な位置を特定する。なお、バーコードを検出することに代えて、充電器180の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる特徴を検出してもよい。しかし本実施の形態の場合、掃除機110は充電器180に付されたバーコードを検出することとする。
Referring to FIG. 1,
図2を参照して、本実施の形態に係る掃除機110は、地磁気センサ112と、通信部114と、整流回路116と、蓄電池118と、清掃部120と、制御部122と、タイマ124と、メモリ126と、走行部128と、入力部130と、カメラ134と、電圧計136とを含む。図3に本実施の形態に係る掃除機110の外観を示す。
Referring to FIG. 2,
地磁気センサ112は、地磁気および充電器180が発生する磁気により、方向を検出する。地磁気センサ112は、磁性材料の四方を線材で吊り、それらの線材の歪に基づいて上述の磁気を検出する装置である。通信部114は、充電器180が出力した高周波の電磁波を受信する。通信部114は、受信した電磁波を交流電力に変換する装置でもある。整流回路116は、通信部114が出力した交流電力を直流電力に変換する。蓄電池118は、整流回路116が変換した直流電力を蓄える。清掃部120は、塵埃を吸引する。制御部122は、掃除機110の各部を制御する。制御部122は、その制御に必要な演算をする装置でもある。タイマ124は、予め定められた時間が経過すると信号を出力する。メモリ126は、掃除機110の各部の制御に必要な情報を記憶する。走行部128は、掃除機110が走行する際の推進力を発生する。すなわち走行部128は、制御部122が決定した進行方向に移動するための装置である。入力部130は、ユーザの操作を受付ける。カメラ134は、掃除機110の周囲を撮影する。本実施の形態において、カメラ134は、CCD素子(charge coupled device)を用いる装置である。電圧計136は、蓄電池118の電圧を読取り、制御部122に出力する。
The
清掃部120は、吸込口150と、第1モータ152とを含む。吸込口150は、床面から塵を吸込み、かつ蓄える。第1モータ152は、塵の吸込みに必要な気流を発生する。
走行部128は、第2モータ160と、車輪164とを含む。第2モータ160は、電力を消費してロータを回転させる。車輪164は、ロータのトルクを床面に伝達する。これにより、掃除機110は、床面を走行する。
Traveling
図4を参照して、本実施の形態に係る充電器180は、電源部182と、インバータ184と、発生器186と、電磁石188と、制御部190と、メモリ192と、通信部194とを含む。電源部182は、電力を供給する。電源部182は、通信部194が、予め定められた情報を受信した時に、電力を供給する。インバータ184は、電源部182が供給した電力を交流電力に変換する。発生器186は、インバータ184が変換した交流電力を高周波の電磁波を発生することにより、掃除機110の蓄電池118に充電する。発生器186は、自ら発生した電磁波を出力する装置でもある。電磁石188は、電源部182が電力を供給すると、磁気を発生する。本実施の形態の場合、電磁石188は、充電器180がある方向が「北」となるように磁気を発生する。制御部190は、充電器180の各部を制御する。制御部190は、その制御に必要な演算をする装置でもある。メモリ192は、充電器180の各部の制御に必要な情報を記憶する。通信部194は、掃除機110の通信部114から予め定められた情報(本実施の形態の場合、蓄電池118に蓄えられた電力の量が所定の値以下となった旨の情報。本実施の形態において、所定の値はユーザが自由に決定できる。)を受信する。
Referring to FIG. 4,
図5を参照して、本実施の形態に係る掃除機110で実行されるプログラムは、充電に関し、以下のような制御構造を有する。 Referring to FIG. 5, the program executed by cleaner 110 according to the present embodiment has the following control structure with respect to charging.
ステップ200(以下、ステップをSと略す。)にて、入力部130は、充電器180がある方向の教示を受付ける。本実施の形態の場合、ユーザは、入力部130のキーを押すことにより、充電器180が磁気を発生する前の充電器180の方向を表す第1の方向(本実施の形態の場合は「北」)、および充電器180が磁気を発生した後の充電器180の方向を表す第2の方向(本実施の形態の場合、これも「北」)を入力する。これにより、入力部130は、充電器180がある方向の教示を受付けることができる。制御部122は、押されたキーの種類に基づき、第1の方向および第2の方向をメモリ126に記憶させる。
In step 200 (hereinafter, step is abbreviated as S),
S202にて、制御部122は、清掃部120を制御して、床面を清掃する。これらの制御はすべてメモリ126に記憶された、予め定められた規則(予め定められた手順に沿ってもよい。ただし、本実施の形態に係る制御部122は、予め定められた規則に沿う)に沿って、自律的に塵埃を吸引するように、制御部122が清掃部120を制御する。なお、本実施の形態の場合、制御部122は、清掃部120による塵埃の吸引を補助するため、走行部128もあわせて制御する。これにより、掃除機110は、走行しながら塵埃を吸引することとなる。
In S202,
S204にて、制御部122は、電圧計136を用いて蓄電池118の電圧を読出す。S206にて、制御部122は、蓄電池118の電圧に基づき、充電する時期か否かを判断する。充電する時期と判断した場合には(S206にてYES)、処理はS208へと移される。もしそうでないと(S206にてNO)、処理はS202へと移される。
In S <b> 204,
S208にて、通信部114は、充電器180を捜索する旨の信号を、充電器180に送信する。この時点において、制御部122は充電器180の位置を把握していない。しかし、通信部114が送信した信号は四方に広がる。信号が四方に広がるので、充電器180はその信号を受信できる。
In S <b> 208,
S210にて、地磁気センサ112は、磁気を、方向別の大きさが明らかとなるように検出する。本実施の形態において、地磁気センサ112が磁気を検出する方向は、原則として掃除機110の正面を中心とする一定の範囲のみである。制御部122は、地磁気センサ112が検出した磁気に基づいて、充電器180がある方向(本実施の形態の場合、その方向は磁石が「北」を指す方向である)を検出する。ただし、電磁石188が発生する磁気が大き過ぎて、上述の範囲内で地磁気センサ112が磁気の方向別の大きさを明らかにできない場合、制御部122は走行部128を制御することにより、掃除機110を1回転させる。地磁気センサ112は、全方向の磁気を検出する。これにより、制御部122は、充電器180がある方向を検出できる。
In S210,
S212にて、制御部122は、掃除機110から充電器180までの距離を検出する。距離を検出するための具体的な方法は特に限定されない。本実施の形態の場合、次の手順を経て距離が検出される。第1の手順は、信号を複数回通信する手順である。ここでいう「信号」とは、充電器180において最初に信号が送信された時刻を表す信号である。具体的な通信の回数は特に限定されない。しかし、少なくとも最初に信号が送信された時刻と最後に信号が受信された時刻との差を検出できる回数であることが必要である。第2の手順は、その信号を複数回通信した後の受信時刻とそれまでに信号が通信された回数に基づき、通信に要した時間を算出する手順である。通信中に掃除機110が移動した場合、そのことも時間の算出にあたり考慮する。第3の手順は、通信に要した時間に基づき、掃除機110から充電器180までの距離を算出する手順である。
In S212,
S214にて、制御部122は、自ら検出した距離が、地磁気センサ112により充電器180を探索する距離を表す第1の所定値以下か否かを判断する。第1の所定値以下と判断した場合には(S214にてYES)、処理はS220へと移される。もしそうでないと(S214にてNO)、処理はS216へと移される。
In S214,
S216にて、制御部122は、掃除機110が進む方向を決定する。本実施の形態の場合、制御部122は、原則として磁石が「北」を指す方向を掃除機110が進む方向とする。ただし、たとえば掃除機110が壁に当たるなどしてまっすぐ磁石が「北」を指す方向に進めない場合、制御部122は、その他の任意の方向を掃除機110が進む方向とする。掃除機110がまっすぐ進めないか否かを判断する方法は、特に限定されない。本実施の形態の場合、制御部122は、地磁気センサ112が検出する磁気の大きさに基づいて、まっすぐ進めないか否かを判断する。まっすぐ進むことが可能な場合、第2モータ160を動作させると、地磁気センサ112が検出する磁気の大きさは変化する。通常、まっすぐ進むことが不可能な場合、第2モータ160を動作させても、地磁気センサ112が検出する磁気の大きさは変化しない。一般に壁などの障害物は不導体でできているため、磁束が障害物の外壁に沿うことがその原因である。したがって、地磁気センサ112が検出する磁気の大きさの推移に基づき、掃除機110がまっすぐ進めないか否かは判断できる。
In S216,
S218にて、制御部122は、走行部128を制御する。具体的には、制御部122は、第2モータ160を制御して、トルクを発生させる。そのトルクは、車輪164に伝達される。これにより、掃除機110は走行できる。
In S218,
S220にて、制御部122は、検出した距離が、非接触で充電が可能な距離を表す第2の所定値以下か否かを判断する。第2の所定値以下と判断した場合には(S220にてYES)、処理はS228へと移される。もしそうでないと(S220にてNO)、処理はS222へと移される。
In S220,
S222にて、カメラ134は、周囲の画像を撮影する。カメラ134は、周囲の画像を表す情報を制御部122に出力する。制御部122は、カメラ134撮影した画像を解析することにより、この画像から、予め定められた特徴(本実施の形態の場合、「予め定められた特徴」とは充電器180に付されているバーコードのことである)を検出する。これにより、制御部122は、目的物の位置(すなわち充電器180がある場所)を検出する。
In S222, the
S224にて、制御部122は、掃除機110が進む方向を決定する。制御部122は、充電器180がある方向を掃除機110が進む方向とする。S226にて、制御部122は、走行部128を制御する。
In S224,
S228にて、通信部114は、充電器180の近傍に到達した旨の信号を、充電器180に送信する。この信号を受信することにより、充電器180は、掃除機110が充電できる位置にあることを検出できる。
In S <b> 228,
S230にて、通信部114は、発生器186が出力した高周波の電磁波を受信する。S232にて、通信部114は、受信した電磁波を交流電力に変換する。整流回路116は、通信部114が出力した交流電力を直流電力に変換する。S234にて、蓄電池118は、整流回路116が変換した直流電力を蓄える。
In S230,
S236にて、通信部114は、充電が完了した旨の信号を、充電器180に送信する。この信号を受信することにより、高周波の電磁波の出力は停止する。
In S <b> 236,
図6を参照して、本実施の形態に係る充電器180で実行されるプログラムは、充電に関し、以下のような制御構造を有する。
Referring to FIG. 6, the program executed by
S250にて、通信部194は、充電器180を捜索する旨の信号を、掃除機110から受信する。S252にて、制御部190は、電源部182を制御して、電磁石188に電力を供給させる。電磁石188は、電力が供給されると磁気を発生する。
In S250,
S254にて、通信部194は、充電器180の近傍に到達した旨の信号を、掃除機110から受信する。S256にて、制御部190は、発生器186を制御して、高周波の電磁波を発生させる。
In S 254,
S258にて、制御部190は、通信部194が充電が完了した旨の信号を受信したか否かに基づき、掃除機110の充電が完了したか否かを判断する。掃除機110の充電が完了したと判断した場合(S258にてYES)、充電器180の制御部194は、高周波の電磁波の出力を停止するようにインバータ184および発生器186を制御した上で、処理を終了する。もしそうでないと(S258にてNO)、処理はS256へと移される。
In S258,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、清掃システム100の動作について説明する。なお、本実施の形態では、掃除機110が、清掃を開始する場所で方向の教示を受付けることを前提とする。教示を受付ける場所まで、掃除機110は、ユーザによって持ち運ばれる。
An operation of
[掃除機110が充電器180の近傍で清掃をしている場合]
入力部130は、充電器180がある方向の教示を受付ける(S200)。方向の教示が受付けられると、制御部122は、清掃部120および走行部128を制御して、床面を清掃する(S202)。床面が清掃されると、制御部122は、蓄電池118の電圧を読出す(S204)。値が読出されると、制御部122は、蓄電池118の電圧に基づき、充電する時期か否かを判断する(S206)。当初、充電する時期は到来していないので(S206にてNO)、制御部122は、床面の清掃を継続する(S202)。図8(A)は、この状況を表す。
[When the
The
清掃が進み、時間が経過すると、充電する時期が到来するので(S206にてYES)、通信部114は、充電器180を捜索する旨の信号を、充電器180に送信する(S208)。図7を参照して、本実施の形態に係る通信部114が信号を通信する際のデータのフォーマットを説明する。本実施の形態に係るリモコン信号を受信する際のデータのフォーマットは、スタートビット用エリア300と、信号の送信を表すオペレーションコード用エリア302と、信号の内容を表すコマンドコード用エリア304と、信号の内容にデータが付属する場合のデータ用エリア306と、ストップビット用エリア308とを含む。充電器180の通信部194は、充電器180を捜索する旨の信号を、掃除機110から受信する(S250)。信号が受信されると、制御部190は、電源部182を制御して、電磁石188に電力を供給させる(S252)。電磁石188は、電力が供給されると磁気を発生する。磁気が発生すると、地磁気センサ112は、磁気を、方向別の大きさが明らかとなるように検出する。制御部122は、地磁気センサ112が検出した磁気に基づいて、磁石が「北」を指す方向を検出する(S210)。この時、制御部122が検出した方向は現実の「北」ではなく、充電器180がある方向である。図8(B)は、この状況を表す。方向が検出されると、制御部122は、掃除機110から充電器180までの距離を検出する(S212)。距離が検出されると、制御部122は、自ら検出した距離が、地磁気センサ112により充電器180を探索する距離を表す第1の所定値以下か否かを判断する(S214)。当初その距離は第1の所定値以下とは判断されないので(S214にてNO)、制御部122は、掃除機110が進む方向を決定する(S216)。方向が決定されると、制御部122は、走行部128を制御する(S218)。これにより、掃除機110は走行できる。掃除機110が走行すると、制御部122は、再び掃除機110から充電器180までの距離を検出する(S212)。以後、S212〜S218の処理を経て、最終的に制御部122は、検出した距離が、地磁気センサ112により充電器180を探索する距離を表す第1の所定値以下と判断するので(S214にてYES)、制御部122は、検出した距離が、非接触で充電が可能な距離を表す第2の所定値以下か否かを判断する(S220)。当初その距離は第2の所定値以下とは判断されないので(S220にてNO)、カメラ134は、周囲の画像を撮影する。制御部122は、カメラ134撮影した画像を解析することにより、この画像から、充電器180に付されているバーコードを検出する(S222)。バーコードが検出されると、制御部122は、掃除機110が進む方向を決定する(S224)。方向が決定されると、制御部122は、走行部128を制御する(S226)。これにより、制御部122は、カメラ134および制御部122自身が充電器180がある位置を検出するまでは地磁気センサ112が検出した方向および入力部130が受付けた教示に基づき進行方向に決定する。制御部122は、カメラ134および制御部122自身が充電器180がある位置を検出した後はカメラ134および制御部122自身が検出した位置に基づき充電器180がある方向を進行方向に決定する。走行部128が制御され、掃除機110が走行すると、制御部122は、再び掃除機110から充電器180までの距離を検出する(S212)。以後、S212〜S226の処理を経て、最終的に制御部122は、検出した距離が、非接触で充電が可能な距離を表す第2の所定値以下と判断するので(S220にてYES)、通信部114は、充電器180の近傍に到達した旨の信号を、充電器180に送信する(S228)。信号が送信されると、充電器180の通信部194は、近傍に到達した旨の信号を、掃除機110から受信する(S254)。信号が受信されると、制御部190は、発生器186を制御して、高周波の電磁波を発生させる(S256)。電磁波が発生させられると、通信部114は、発生器186が出力した高周波の電磁波を受信する(S230)。電磁波が受信されると、通信部114は、受信した電磁波を交流電力に変換する。電磁波が交流電力に変換されると、整流回路116は、通信部114が出力した交流電力を直流電力に変換する(S232)。電磁波が直流電力に変換されると、蓄電池118は、整流回路116が変換した直流電力を蓄える(S234)。電力が蓄えられると、通信部114は、充電が完了した旨の信号を、充電器180に送信する(S236)。信号が送信されると、充電器180の制御部190は、通信部194が、充電が完了した旨の信号を受信したか否かに基づき、掃除機110の充電が完了したか否かを判断する(S258)。この場合、掃除機110の充電が完了したと判断されるので(S258にてYES)、処理は終了する。
When cleaning progresses and time elapses, the time for charging comes (YES in S206), and
[掃除機110が充電器180から離れた場所で清掃をしている場合]
S202〜S208およびS250〜S252の処理を経て、地磁気センサ112は、磁気を、方向別の大きさが明らかとなるように検出する。制御部122は、地磁気センサ112が検出した磁気に基づいて、磁石が「北」を指す方向を検出する(S210)。この時、掃除機110が充電器180から離れた場所で清掃をしている。ここでいう「離れた場所」とは、掃除機110が清掃を予定する範囲のどこにあっても、充電器180の方角が誤差の範囲内で同じ方向にある程度に離れた場所であることをいう。このため、電磁石188が発生する磁気の大きさは、地磁気センサ112で検出できない大きさである。しかし、制御部122は、地磁気およびメモリ126に記憶された第1の方向を手掛かりとすることにより、S212〜S218の処理を経て、地磁気センサ112は、電磁石188が発生する磁気を検出することができる。電磁石188が発生する磁気が検出されると、S220〜S236の処理を経て、掃除機110は充電器180の近傍に到達し、電力を蓄えることができる。
[When the
Through the processes of S202 to S208 and S250 to S252, the
以上のようにして、本実施の形態に係る清掃システム100は、充電器180を捜索する旨の信号が通信された場合に、充電を実施する。通常は充電用の磁界を発生していない。これにより、節電が実現される。また、掃除機110が充電器180から離れている場合、本実施の形態に係る清掃システム100は、地磁気センサを用いることにより、方角を検知して、正確に掃除機110を充電器180の近傍に誘導する。これにより、充電器180が発生する磁気の影響を受けない位置に掃除機110がある場合でも、掃除機110が充電器180の近傍へたどり着く可能性が高くなる。以上のような充電式の掃除機(すなわち、自走ロボット)の充電器への帰着方法により、消費電力のロスがより少なく、活動できる範囲がより広く、かつ充電装置の位置を正確に判別することができる、自走可能な掃除機であるロボット、および自走可能な掃除機であるロボットを含むシステムを提供することができる。
As described above,
なお、地磁気センサ112のみで方向を検出することに代えて、地磁気センサ112とホール素子144などの磁気センサとからなる検出部140を設けてもよい。図9に検出部140が設けられた場合の掃除機の制御ブロック図を示す。図10に検出部140の構成を表す図を示す。通常、電磁石188が発生する磁気は、地磁気に比べ極めて高い値となる。この場合、電磁石188の近傍では、磁気は、地磁気センサ112が検出できる範囲を上回る。このため、地磁気センサ112は方向別の磁気を適切に検出できない。一方ホール素子144は、地磁気センサ112に比べ感度が低いため、電磁石188に比較的近い場所に置かれても、電磁石188から発生する磁気を適切に検出できる。逆に、掃除機が電磁石188から離れた場所にある場合、磁気が充分小さければ、地磁気センサ112は方向別の磁気を適切に検出できる。ホール素子144に比べ感度が極めて高いからである。ホール素子144は、電磁石188から離れた場所に置かれると、電磁石188から発生する磁気を適切に検出できなくなる。そこで、これらを併用することにより、掃除機が充電器180(厳密には充電器180に内蔵された電磁石188)の近くにあっても遠くにあっても、検出部140は、磁気の大きさを方向別に適切に検出できることとなる。
Instead of detecting the direction using only the
また、清掃部120自体が(走行部128によらず)自律的に走行して塵埃を吸引してもよい。この場合、制御部122は清掃部120のみを制御することとなる。
Further, the
その他、S224にてバーコードを検出できない場合、制御部122は、いったん充電器180があるとされる方向(上述の場合は「北」である)とは逆の方向に移動するように、走行部128を制御してもよい。テレビなどの強磁界の影響で、充電器180がある方向を誤認している可能性があるためである。この場合、制御部122は、新たに進む方向を決定する際、バーコードが検出できなかったことを考慮する。
In addition, when the barcode cannot be detected in S224, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 清掃システム、110 掃除機、112 地磁気センサ、114,194 通信部、116 整流回路、118 蓄電池、120 清掃部、122,190 制御部、124 タイマ、126,192 メモリ、128 走行部、140 検出部、144 ホール素子、150 吸込口、152 第1モータ、160 第2モータ、164 車輪、180 充電器、182 電源部、184 インバータ、186 発生器、188 電磁石。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
予め定められた規則および手順のいずれかに沿って、自律的に前記塵埃を吸引するように、前記吸引手段を制御するための制御手段と、
進行方向に移動するための移動手段と
前記進行方向の教示を受付けるための受付手段と、
磁気により、方向を検出するための第1の検出手段と、
画像を撮影するための撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した画像から、前記目的物の形状、色彩、および模様のいずれかに表れる予め定められた特徴を検出することにより、前記目的物の位置を検出するための第2の検出手段と、
前記第2の検出手段が前記目的物の位置を検出するまでは前記第1の検出手段が検出した方向および前記受付手段が受付けた教示に基づき前記進行方向を決定し、かつ前記第2の検出手段が前記目的物の位置を検出した後は前記第2の検出手段が検出した位置に基づき前記目的物の方向を前記進行方向に決定するための決定手段とを含む、自走式掃除機。 A suction means for sucking dust;
Control means for controlling the suction means so as to suction the dust autonomously in accordance with any of predetermined rules and procedures;
A moving means for moving in the traveling direction; a receiving means for receiving the teaching of the traveling direction;
First detecting means for detecting a direction by magnetism;
Photographing means for photographing an image;
Second detection means for detecting the position of the target object by detecting a predetermined feature appearing in any of the shape, color, and pattern of the target object from the image photographed by the photographing means. When,
Until the second detection means detects the position of the object, the traveling direction is determined based on the direction detected by the first detection means and the teaching received by the reception means, and the second detection A self-propelled cleaner comprising: determining means for determining the direction of the object to be the traveling direction based on the position detected by the second detecting means after the means detects the position of the object.
前記進行方向の教示を受付けるための受付手段と、
磁気により、方向を検出するための第1の検出手段と、
前記第1の検出手段とは別に、前記目的物の位置を検出するための第2の検出手段と、
前記第2の検出手段が前記目的物の位置を検出するまでは前記第1の検出手段が検出した方向および前記受付手段が受付けた教示に基づき前記進行方向を決定し、かつ前記第2の検出手段が前記目的物の位置を検出した後は前記第2の検出手段が検出した位置に基づき前記目的物の方向を前記進行方向に決定するための決定手段とを含む、移動可能なロボット。 A moving means for moving in the traveling direction; a receiving means for receiving the teaching of the traveling direction;
First detecting means for detecting a direction by magnetism;
Apart from the first detection means, second detection means for detecting the position of the object;
Until the second detection means detects the position of the object, the traveling direction is determined based on the direction detected by the first detection means and the teaching received by the reception means, and the second detection After the means detects the position of the object, the robot includes a determining means for determining the direction of the object as the traveling direction based on the position detected by the second detecting means.
画像を撮影するための撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した画像から、予め定められた特徴を検出することにより、前記目的物の位置を検出するための手段を含む、請求項2に記載の移動可能なロボット。 The second detection means includes
Photographing means for photographing an image;
The movable robot according to claim 2, further comprising means for detecting a position of the object by detecting a predetermined feature from an image photographed by the photographing means.
予め定められた規則および手順のいずれかに沿って、自律的に前記塵埃を吸引するように、前記吸引手段を制御するための制御手段と、
進行方向に移動するための移動手段と、
前記進行方向の教示を受付けるための受付手段と、
磁気により、方向を検出するための第1の検出手段と、
前記第1の検出手段とは別に、前記目的物の位置を検出するための第2の検出手段と、
前記第2の検出手段が前記目的物の位置を検出するまでは前記第1の検出手段が検出した方向および前記受付手段が受付けた教示に基づき前記進行方向を決定し、かつ前記第2の検出手段が前記目的物の位置を検出した後は前記第2の検出手段が検出した位置に基づき前記目的物の方向を前記進行方向に決定するための決定手段とを含む、自走式掃除機。 A suction means for sucking dust;
Control means for controlling the suction means so as to suction the dust autonomously in accordance with any of predetermined rules and procedures;
Moving means for moving in the direction of travel;
Accepting means for accepting the teaching of the traveling direction;
First detecting means for detecting a direction by magnetism;
Apart from the first detection means, second detection means for detecting the position of the object;
Until the second detection means detects the position of the object, the traveling direction is determined based on the direction detected by the first detection means and the teaching received by the reception means, and the second detection A self-propelled cleaner comprising: determining means for determining the direction of the object to be the traveling direction based on the position detected by the second detecting means after the means detects the position of the object.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109549569A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-02 | 珠海凯浩电子有限公司 | A kind of sweeping robot that magnetic strength weak direction in base area cleans |
-
2004
- 2004-04-16 JP JP2004122081A patent/JP2005309531A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109549569A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-02 | 珠海凯浩电子有限公司 | A kind of sweeping robot that magnetic strength weak direction in base area cleans |
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