JP2014018562A - 自走式電子機器および自走式電子機器の充電台への帰還方法 - Google Patents

Abstract

【課題】床面の材質やすべりの程度によらず、筐体を正確に駆動制御可能な自走式電子機器を提供する。
【解決手段】予め定められた放射角で充電台１００から発せられる位置標識信号ＢＳの放射領域内に受信部２４が存在して位置標識信号ＢＳを受信しているか否かを判断し、車輪の回転を制御して筐体を方向転換させる制御部と、車輪自体の回転角度を計測する回転計測部とを備え、制御部は、筐体を充電台１００から所定距離隔てた前方の位置に走行させ、受信部２４が位置標識信号ＢＳの検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体を停止させ、その位置で受信部２４が放射領域を横断するように筐体を方向転換させ、その横断に要した車輪自体の回転角度とその横断によって筐体が方向転換した角度とに基づいて算出した、充電用接続部２５を充電台２４に対向させるために必要な車輪自体の回転角度に基づいて筐体を方向転換させ充電台２４に接続する。
【選択図】図５

Description

この発明は、自走式電子機器および自走式電子機器の充電台への帰還方法に関する。

充電台への帰還機能を有する自走式電子機器は、床面上に設置された充電台から発信された信号を検出して充電台が存在する方向を認識し、自律的に障害物を避けながら走行して充電台に帰還する。このような自走式電子機器において、充電台への帰還時に駆動輪と床面との間にすべりが生じて、充電端子部間の結合に失敗するという問題が生じていた。

このような問題に対して、ロボットの外部充電装置への帰還時に、ロボット本体の充電用端子部と外部充電装置の充電用接点部との位置がずれた場合においても、充電用端子部または充電用接点部のいずれかを可動可能とすることにより、位置のずれが修正され、確実な結合を実現する発明が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−４３０３５号公報

しかしながら、充電端子部に複雑な可動部を設けると、充電台の機構が複雑になるため、コストアップや不具合の原因となる。また、筐体後部に充電端子部を有する自走式電子機器の場合、筐体後部が充電台のある方向に向かうように筐体を方向転換させてから充電端子部を結合させる必要があるが、床面とのすべりによって方向転換がうまく行かず、筐体後部が充電台のある方向とは全く異なる方向に向くことが少なくない。このような場合、仮に充電台に可動部を設けたとしても、充電端子部間の結合に成功する可能性は極めて低くなる。
また、自走式電子機器は、充電台から送信される信号を前部で受信するもので、上述したように方向転換した場合、充電台からの信号を受信できなくなるのが現状である。そのため、方向転換した時点で、充電台へと後進して充電端子を結合させる際に、すべり等で位置がずれ、充電台から大きく逸れ、充電できなくなる。
以上、充電台が設置される床面は、一般に絨毯や木床など多様な素材が用いられ、そのすべり量も、絨毯の毛の長さやその凹凸の程度、木床の堅さの程度などによって多様であるため、そのすべり量を予測して筐体の駆動を制御することは容易ではなかった。

この発明は、このような事情に鑑み、床面とのすべりの程度によらず、筐体の駆動を正確に制御することが可能な自走式電子機器および前記自走式電子機器の充電台への帰還方法を提供することにある。

この発明は、充電台から発せられる位置標識信号を受信する受信部と、充電用接続部および車輪を有する筐体とを備え、前記充電台から所定距離隔てた前方で前記筐体を方向転換させて前記充電用接続部を前記充電台に対向させた後、前記筐体を移動させて前記充電用接続部を前記充電台に接続し充電を行う自走式電子機器であって、予め定められた放射角で前記充電台から発せられる前記位置標識信号の放射領域内に前記受信部が存在して前記位置標識信号を受信しているか否かを判断し、前記車輪の回転を制御して前記筐体を方向転換させる制御部と、前記車輪自体の回転角度を計測する回転計測部とを備え、前記制御部は、前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた前方の位置に走行させ、前記受信部が前記位置標識信号の検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体を停止させ、その位置で前記受信部が前記放射領域を横断するように前記筐体を方向転換させ、その横断に要した前記車輪自体の前記回転計測部で計測された回転角度とその横断によって前記筐体が方向転換した角度とに基づき、前記充電用接続部を前記充電台に対向させるために必要な前記車輪自体の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記筐体を方向転換させて前記充電台に接続するように制御することを特徴とする自走式電子機器を提供するものである。
また、この発明は、充電台から発せられる位置標識信号を受信する受信部と、充電用接続部および車輪を有する筐体とを備え、前記充電台から所定距離隔てた前方で前記筐体を方向転換させて前記充電用接続部を前記充電台に対向させた後、前記筐体を移動させて前記充電用接続部を前記充電台に接続し充電を行う自走式電子機器の充電台への帰還方法であって、前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた前方の位置に走行させ、予め定められた放射角で前記充電台から発せられる前記位置標識信号の放射領域内に前記受信部が存在して前記位置標識信号を受信しているか否かを判断し、前記受信部が前記位置標識信号の検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体を停止させ、その位置で前記受信部が前記放射領域を横断するように前記車輪の回転を制御して前記筐体を方向転換させ、その横断に要した前記車輪自体の前記回転計測部で計測された回転角度とその横断によって前記筐体が方向転換した角度とに基づき、前記充電用接続部を前記充電台に対向させるために必要な前記車輪自体の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記筐体を方向転換させて前記充電台に接続することを特徴とする自走式電子機器の充電台への帰還方法を提供するものである。

この発明によれば、床面とのすべりの影響を考慮した実質的な車輪自体の回転角度に基づき筐体を方向転換させるため、床面とのすべりの程度によらず、筐体を目標の方向に方向転換することが可能な自走式電子機器および前記自走式電子機器の充電台への帰還方法を実現できる。

この発明の第１実施形態に係る自走式電子機器の概略構成ブロック図である。 この発明の第１実施形態に係る自走式電子機器の概略斜視図である。 この発明の第１実施形態に係る自走式電子機器の充電台へのドッキング手順のフローチャートである。 この発明の第１実施形態に係る自走式電子機器および充電台の説明図である。 この発明の第１実施形態に係る自走式電子機器の充電台へのドッキング手順の説明図である。

この発明は、充電台から発せられる位置標識信号を受信する受信部と、充電用接続部および車輪を有する筐体とを備え、前記充電台から所定距離隔てた前方で前記筐体を方向転換させて前記充電用接続部を前記充電台に対向させた後、前記筐体を移動させて前記充電用接続部を前記充電台に接続し充電を行う自走式電子機器であって、予め定められた放射角で前記充電台から発せられる前記位置標識信号の放射領域内に前記受信部が存在して前記位置標識信号を受信しているか否かを判断し、前記車輪の回転を制御して前記筐体を方向転換させる制御部と、前記車輪自体の回転角度を計測する回転計測部とを備え、前記制御部は、前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた前方の位置に走行させ、前記受信部が前記位置標識信号の検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体を停止させ、その位置で前記受信部が前記放射領域を横断するように前記筐体を方向転換させ、その横断に要した前記車輪自体の前記回転計測部で計測された回転角度とその横断によって前記筐体が方向転換した角度とに基づき、前記充電用接続部を前記充電台に対向させるために必要な前記車輪自体の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記筐体を方向転換させて前記充電台に接続するように制御することを特徴とする自走式電子機器を提供するものである。
また、この発明は、充電台から発せられる位置標識信号を受信する受信部と、充電用接続部および車輪を有する筐体とを備え、前記充電台から所定距離隔てた前方で前記筐体を方向転換させて前記充電用接続部を前記充電台に対向させた後、前記筐体を移動させて前記充電用接続部を前記充電台に接続し充電を行う自走式電子機器の充電台への帰還方法であって、前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた前方の位置に走行させ、予め定められた放射角で前記充電台から発せられる前記位置標識信号の放射領域内に前記受信部が存在して前記位置標識信号を受信しているか否かを判断し、前記受信部が前記位置標識信号の検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体を停止させ、その位置で前記受信部が前記放射領域を横断するように前記車輪の回転を制御して前記筐体を方向転換させ、その横断に要した前記車輪自体の前記回転計測部で計測された回転角度とその横断によって前記筐体が方向転換した角度とに基づき、前記充電用接続部を前記充電台に対向させるために必要な前記車輪自体の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記筐体を方向転換させて前記充電台に接続することを特徴とする自走式電子機器の充電台への帰還方法を提供するものである。

この発明による自走式電子機器において「自走式」とは、駆動部を収容する筐体、筐体を走行させる駆動輪、駆動輪の回転、停止および回転方向等を制御する制御部などを備え、制御部が走行、停止および走行の方向を自ら判断して自律的に走行動作する電子機器を意味し、後述の図面を用いた実施形態によって一例が示される。

この発明による自走式電子機器において、前記位置標識信号は、前記充電台から水平方向に予め定められた広がりを有する放射角で放射されるものであってもよい。

このようにすれば、位置標識信号の放射領域が予め定められた広がりを有する放射角で放射されているため、放射角の広がりの大きさを設定することによって、筐体の方向転換時に受信部の放射領域の横断に要する距離を自由に調整でき、床面とのすべりの程度に応じた車輪自体の回転角度の算出の精度の調整が容易な自走式電子機器を実現できる。

この発明による自走式電子機器において、前記車輪は、互いに独立して駆動される左駆動輪と右駆動輪とを含み、前記制御部は、前記左駆動輪と前記右駆動輪とを同方向に同一速度で回転させて前記筐体を前後に走行させ、かつ、前記左駆動輪と前記右駆動輪とを逆方向にまたは異なる速度で回転させて前記筐体を左右に方向転換させ、前記回転計測部は左右の車輪自体の回転角度をそれぞれ計測するものであってもよい。

このようにすれば、回転計測部が左右の車輪自体の回転角度をそれぞれ計測するため、一層精度の高い車輪自体の回転角度の算出が可能な自走式電子機器を実現できる。

この発明による自走式電子機器において、充電台からの距離を測定する測距センサをさらに備え、前記制御部は前記測距センサの測定に基づいて前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた位置へ走行させるものであってもよい。

このようにすれば、充電台からの距離を測定する測拒センサの測定に基づいて充電台から所定距離隔てた位置へ筐体を走行させることにより、床面とのすべりの程度によらず、筐体の方向転換時におけるすべりの影響による充電台との衝突を回避し、かつ、受信部が位置標識信号の放射領域を適切に横断できるように筐体の位置を調整することが可能な自走式電子機器を実現できる。

この発明による自走式電子機器において、前記車輪を駆動するモータはパルスモータであり、前記回転計測部は、前記パルスモータの駆動パルス数に基づき前記車輪自体の回転角度を計測するものであってもよい。

このようにすれば、パルスモータの駆動パルス数に基づき車輪自体の回転角度を計測するため、床面とのすべりの程度によらず、車輪自体の回転角度を正確に計測することが可能な自走式電子機器を実現できる。

この発明による自走式電子機器において、前記自走式電子機器は、掃除機またはイオン発生機であるものであってもよい。

このようにすれば、床面の材質の種類やすべりの程度によらず、筐体の駆動を正確に制御することが可能な自走式掃除機またはイオン発生機を実現できる。

〔第１実施形態〕
以下、図面を使用して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。

以下の実施形態では、主として、自走式電子機器の概略構成と動作の一実施例に加えて、本発明の自走式電子機器の一つの形態である「自走式掃除機」の構成と動作について説明する。
この自走式掃除機とは、底面に吸気口を有すると共に内部に集塵部を有する筐体、筐体を走行させる駆動輪、駆動輪の回転、停止および回転方向等を制御する制御部などを備え、自律的に掃除動作する掃除機を意味し、後述の図面を用いた実施形態によって一例が示される。

また、本発明の自走式電子機器としては、自走式掃除機だけでなく、空気吸引を行い清浄化した空気を排気する空気清浄機が自走するもの、イオン発生を行うイオン発生機が自走するもの、ユーザに対して必要な情報等を提示するもの、あるいはユーザが欲する要求を満足できるロボット等が自走するもの等を含む。
＜自走式掃除機の構成＞
以下、図１および図２に基づき、この発明の第１実施形態に係る自走式掃除機２０１の構成を説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る自走式掃除機２０１の概略構成ブロック図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る自走式掃除機２０１の概略斜視図である。

なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。また、この発明は、一般的な自走式電子機器に適用可能であり、自走式掃除機のみに限定されるものではない。

以下の実施形態では、主として、自走式掃除機２０１の概略構成と動作について説明する。
この自走式掃除機２０１は、底面に吸気口３５を有すると共に内部に集塵部３１を有する筐体２、筐体２を走行させる一対の駆動車輪１３、車輪１３の回転、停止および回転方向等を制御する走行制御部１２などを備え、自律的に掃除動作する。後述の図面を用いた実施形態によって、自走式掃除機２０１の理解を深めるための具体例を説明する。
この発明において、自走式とは、主として、ユーザの指示入力により、指示された位置や目的とする位置へ、また、自律的に移動することを意味する。

＜自走式掃除機の構成＞
図１に示すように、この発明の自走式掃除機２０１は、主として、制御部１１、走行制御部１２、車輪１３、障害検知部１４、充電池１５、操作入力部１７、音声入力部１８、音声認識部１９、音声出力部２０、画像取得部２２、受信部２４、充電用接続部２５、カウンタ２７、通信部２８、集塵部３１、イオン発生部３２、送風制御部３３、排気口３４、吸気口３５、記憶部５１を備える。
第１実施形態において、この発明の回転計測部は、制御部１１、受信部２４およびカウンタ２７の協働によって実現する。

以下、図１に示す各構成要素を説明する。
この発明の自走式掃除機２０１は、円盤形、円柱形、あるいは直方体形等の立体形状の筐体２を有し、その筐体２の表面や内部に、各種構成要素が配置される。
例えば、上記した車輪１３、障害検知部１４、操作入力部１７、音声入力部１８、画像取得部２２、照明部２３、受信部２４および充電用接続部２５は、筐体２の表面の外部から視認できる位置に設けられ、その他の部分は筐体２の内部に設けられる（図４参照）。

また、掃除を行う部屋の所定の位置に充電台１００（図４参照）を設置する。充電台１００の設置場所は、商用電源のコンセント近辺、部屋の壁際、机の脇などで、電源電力の供給を受けられる場所であればよい。充電台１００の充電端子部１０１と自走式掃除機２０１の充電用接続部２５とを電気的に接触することにより、自走式掃除機２０１は充電台１００からの電力の供給を受け、自走式掃除機２０１の充電池１５が充電される。また、自走式掃除機２０１は、充電台１００から離れ自動走行しながら掃除機能を実行する。

この発明の自走式掃除機２０１は、設置された場所の床面ＦＳを自走しながら、床面ＦＳ上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面ＦＳ上を掃除する掃除ロボットである。この発明の自走式掃除機２０１は、掃除が終了すると、自律的に充電台１００に帰還する機能を有する。

図２に示すように、この発明の自走式掃除機２０１は、円盤形の筐体２を備え、この筐体２の外部および内部に、回転ブラシ、サイドブラシ１０、自走のための複数の駆動される車輪１３（図２では図示せず）、障害検知部（障害物センサ）１４、音声入力部（マイク）１８、音声出力部（スピーカ）２０（図示せず）、画像取得部（カメラ）２２、照明部（ＬＥＤ）２３、後輪および前輪からなる従動する車輪（図示せず）、受信部２４、通信部２８（図示せず）、集塵部３１（図示せず）、イオン発生部３２（図示せず）、電動送風機、図１に示したその他の構成要素が設けられている。
図２において、障害検知部（障害物センサ）１４、音声入力部（マイク）１８、画像取得部（カメラ）２２、照明部（ＬＥＤ）２３、受信部２４および前車輪が配置されている部分を前方部、図示しないが筺体の後部側の後車輪が配置されている部分を後方部、集塵部３１などが配置されている部分を中間部と呼ぶ。ここで、前方とは、自走式掃除機２０１の進行方向ＭＤであり、図２において、矢符ＭＤで図示する。また、自走式掃除機２０１の進行方向ＭＤと逆方向を後方（後進方向ＢＤ）とする。

筐体２は、裏面側（下面）に設けられ回転ブラシが設けられている吸気口（図１で示す３５）を有する平面視円形の底板と、筐体２に収容する集塵部３１を出し入れする際に開閉する蓋部３を中央部分に有している天板２ｂと、底板および天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。また、底板には、前方に前車輪、中間部に一対の駆動車輪１３および後方に後車輪の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口３４が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側板２ｃの前部はバンパーとして機能する。

また、自走式掃除機２０１は、車輪１３が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより静止した状態で旋回する。例えば、自走式掃除機２０１は、掃除領域の周縁に到達した場合および進路上の障害物に衝突した場合、一対の駆動輪を互いに逆方向に回転して向きを変えたり、後退した後に回転して向きを変えたりする。これにより、自走式掃除機２０１は、設置場所全体あるいは所望範囲全体に障害物を避けながら自走する。

さらに、自走式掃除機２０１は、受信部２４によって、充電台１００の送信部１０２から出射された信号を検出して充電台１００のある方向を認識し、例えば掃除が終了した場合、充電池１５の充電残量が少なくなった場合、あるいは設定された掃除タイマーの設定時間が経過した場合に、自律的に充電台１００のある方向のルートで進行して、充電台１００まで帰還する。ただし、障害物があれば、それを避けながら充電台１００の方向へ移動する。

以下に、図１の自走式掃除機２０１の構成について説明する。
図１の制御部１１は、自走式掃除機２０１の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
ＣＰＵは、ＲＯＭ等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各ハードウェアを有機的に動作させて、後述するようなこの発明の検出機能、算出機能、駆動機能などを実行する。

充電池１５は、自走式掃除機２０１の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、撮影機能および走行制御等を行うための電力を供給する部分である。例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、などの充電池が用いられる。
充電池１５の充電は、自走式掃除機２０１と充電台１００と接続した状態で行われる。
自走式掃除機２０１と充電台１００との接続は、接続部である露出した充電用接続部２５と充電端子部１０１とを電気的に接触させることにより行う。

車輪１３は、筐体２の下部に配置され、筐体２を移動させる部分である。
走行制御部１２は、自走式掃除機２０１の自律走行の制御をする部分であり、主として上記した車輪１３の回転を制御して筐体２を自動的に移動させる部分である。
走行制御部１２は、車輪１３を駆動または停止させることにより、自走式掃除機２０１の前進、後退、回転、静止などの動作を行わせる。

障害検知部１４は、自走式掃除機２０１が走行中に、室内の机や椅子などの障害物に接触または近づいたことを検知する部分であり、例えば、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサまたは障害物センサが用いられ、筐体２本体の進行方向ＭＤの前方部に配置される。障害検知部１４は、１つでなく、図２に示すように複数個設けてもよい。なお、バンパーとして機能する側板２ｃの前部には、接触センサが配置され、障害物等の接触状態を検知される。
制御部１１にかかるＣＰＵは、障害検知部１４から出力された信号に基づいて、障害物の存在する位置を認識する。認識された障害物の位置情報に基づいて、その障害物を避けて次に走行すべき方向を決定する。

操作入力部１７は、ユーザが、自走式掃除機２０１の動作を指示入力する部分であり、自走式掃除機２０１の筐体２表面、例えば、図２に示すように進行方向ＭＤに対して後部の上面パネル上に、操作パネル、あるいは操作ボタンとして設けられる。
あるいは、操作入力部１７としては、本体とは別に、リモコンユニットを設け、このリモコンユニットに設けられた操作ボタンを押すことにより、赤外線や無線電波信号を送出し、無線通信により動作の指示入力をしてもよい。
操作入力部１７としては、例えば、電源スイッチ、起動スイッチ、充電要求スイッチ、その他のスイッチ（運転モードスイッチ，タイマスイッチ）などが設けられる。

音声入力部１８は、人の声あるいは音（以下、まとめて音声と呼ぶ）などのいわゆる音響データを入力する部分であり、マイクが利用される。
音声入力部１８は、図２に示すように、例えば、通常走行の前進時に、進行方向ＭＤの前方部の筐体２内に１つ配置する。あるいは、音声が聞こえてくる方向（音声発生源方向）を検出するために、複数個設けてもよい。音声入力部１８を複数個設ける場合は、例えば、４つの音声入力部１８を、それぞれ、前方、左側面、右側面、後方に９０度ずらせるような位置に設ければよい。
音声入力部１８から入力された音声は、例えば、ＡＤ変換され、所定のデジタル音声フォーマットで、入力音声データ５４として記憶部５１に記憶される。

音声認識部１９は、入力された音声を認識する部分である。すなわち、音声入力部１８から入力された音声（入力音声データ５４）からその音声に含まれる単語あるいは短文を認識する部分である。また、その音声を発した人物を特定する部分でもある。音声認識をするために、記憶部５１に、予め音声登録情報５３を記憶しておく。音声登録情報５３は、例えば、単語（あるいは文字、数字）、音声データのサンプル、その音声データを発した人物名などから構成される。

音声出力部２０は、この発明においては上述したような応答のための音声や、走行等において必要な音声、その他ユーザとのコミュニケーションのための音声、また疑似音などの音を出力する部分であり、スピーカが利用される。また、音声出力部２０から、予め設定された返答音声などが出力される。音声出力部２０は、自走式掃除機２０１の筐体２前面の側方の位置に設けられている。これは単なる一例で、任意の位置に設けることができる。

画像取得部２２は、筐体２の外部の画像を取得する部分であり、カメラが利用される。画像取得部２２は、図２に示すように、例えば、通常走行の前進時に、進行方向ＭＤの前方部の筐体２内に１つ配置する。あるいは、対象までの距離を測定するために、筐体２の前方左右に２個設けてもよい。
画像取得部２２から取得された画像は、例えば、ＡＤ変換され、所定のデジタル画像フォーマットで、取得画像データ５６として記憶部５１に記憶される。
取得する画像は、静止画であっても動画であってもよい。取得された静止画は、取得画像データ５６として記憶部５１に記憶される。

照明部２３は、自走式掃除機２０１の周囲を明るくする部分であり、ＬＥＤが利用される。照明部２３は、例えば、画像取得部２２であるカメラの起動と連動され、当該カメラによる撮影を行う前に、点灯される。

受信部２４は、例えばビーコン等、赤外線を受信するための赤外線センサであり、筐体２本体の進行方向ＭＤの前方部に配置される。受信部２４は、充電台１００に設けられたＬＥＤなどの送信部１０２から出射された位置標識信号（ビーコン）ＢＳを受信する。
送信部１０２としてＬＥＤを用いる場合、その一部に蓋をすることで、位置標識信号ＢＳの放射範囲を制御することもできる。例えば、約３０〜４０度の放射角を有するＬＥＤを用いる場合、その片側を覆うことで図４に示すように約１５〜２０度の放射角の位置標識信号ＢＳの広がりを実現できる。

カウンタ２７は、車輪１３を駆動するモータの回転角度に基づくエンコード信号をカウントする部分である。なお、モータの回転角度に基づくエンコーダのほか、車輪１３がパルスモータ駆動であれば、そのパルスをカウントしてもよい。車輪１３の回転中、その回転角度はカウンタ２７により計測されたカウント数ＣＮに比例し、車輪１３と床面ＦＳとの間にすべりの影響が全くない場合、筐体２の走行距離は車輪１３自体の回転角度と比例関係にあるものと考えられるため、理論的には、カウント数ＣＮから筐体２の走行距離を見積もることができる。しかし、車輪１３と床面ＦＳとの間にすべりの影響がある場合、カウント数ＣＮが同じであっても、すべりの影響によって走行距離が異なる。

通信部２８は、ネットワークを介して、外部装置と通信する部分である。すなわち、自走式掃除機２０１以外の外部装置に対して、種々の情報を送信する部分であり、その外部装置から動作要求等のデータを受信する部分である。
ネットワークとしては、ＬＡＮ、インターネットなどの広域ネットワーク（ＷＡＮ）、専用の通信回線などいずれのネットワークを利用してもよい。
例えば、外部装置から画像撮影要求が受信された場合など、所定の画像送信条件が満たされた場合に、通信部２８が、画像取得部２２によって取得された画像を、要求をしてきた外部装置へ送信する。外部装置としては、例えば、図示しないパソコン(ＰＣ)、携帯端末(ＴＥ)、サーバ(ＳＶ)などがある。

集塵部３１は、室内のゴミやちりを集める掃除機能を実行する部分であり、主として、図示しない集塵容器と、フィルタ部と、集塵容器およびフィルタ部を覆う開閉可能なカバー部とを備える。
また、吸気口３５と連通する流入路と、排気口３４と連通する排出路とを有し、吸気口３５から吸い込まれた空気を、流入路を介して集塵容器内に導き、集塵容器内の空気を、フィルタ部を介して排気し、集塵後の空気を、排出路を介して排気口３４から外部へ放出する。該集塵部３１が制御部１１と接続される状態を示しているが、制御されるのではなく、自走式掃除機２０１内に収容されているか否かを検知する信号を制御部１１へ送るために図示している。

イオン発生部３２は、筐体２内部に収容され、イオンを発生する部分である。
具体的には、放電により空気中の水分子を電離し、正イオンとしてＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ（ｍは任意の自然数）、負イオンとしてＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ（ｎは任意の自然数）を生成する。
イオン発生部３２は、排気経路に臨む部分に、正負のイオンを生成する場合、それぞれのイオン放出部を有している。

発生するイオンとしては、特に限定されないが、例えば、空気を浄化することの可能なイオン、美肌効果と肌表面の菌増殖を抑制する効果のあるイオンなどが挙げられ、特に、従来から用いられている、例えば、上述したようなプラズマクラスターイオン（登録商標）を用いることができる。イオン発生部３２は、例えば、小型の直方体形状のイオン発生装置として提供される。
なお、発生するイオンは、負イオンまたは正イオンのどちらかでもよい。また、静電霧化現象を利用して得られる帯電した微粒子水滴を含んでもよい。特に、負イオンを発生する場合には、ユーザにリラックス効果を与えることができるとされる。

送風制御部３３は、主として、吸気口３５より吸気を行うための送風ファンを駆動制御するものである。
イオン発生部３２によって発生されたイオンは、送風制御部３３によって駆動された送風ファンにより装置内部を流通する空気とともに、集塵部３１のフィルタ部を通過した清浄な空気が排気口３４の方向へ送られる途中で、排気口３４から外部へ吹き出される。

排気口３４は、例えば、筐体２の上面の位置に設けられ、イオン発生部３２が駆動されることで発生されたイオンが含まれる空気を外部へ放出する開口である。また、イオンを含む空気は、進行方向ＭＤの後方であってやや斜め上方に放出されるようにしてもよい。

上述したように自走式掃除機２０１は、吸気口３５を介した外部の空気の吸い込みと、排気口３４を介したイオンを含んだ空気の排気は、主として、送風制御部３３の送風ファンを回転させることによって行われる。これにより、吸気口３５から塵埃を含む空気を吸気し、排気口３４より塵埃が取り除かれた空気と共に、イオンを放出することができる。

以上は、自走式掃除機２０１であり、掃除機能を備えない自走式のイオン発生機については、吸気口３５としては底板でなく天板２ｂ側に設けられる。この場合、集塵部３１がなく吸気口３５から排気口３４への経路中に空気中に含まれる塵埃を除去するフィルタ部が設けられる。排気口３４は、図２に示す位置に設けられている場合、吸気口３５は排気口３４とは別の位置に設けられる。

このイオン発生機によれば、イオン発生時以外には、少なくとも排気口３４から異物、ほこり等、塵埃等が内部に入り込むのを避けるために、排気口３４には排気用開閉蓋が設けられてもよい。また必要に応じて吸気口３５にも、吸気口３５を開閉する吸気用開閉蓋が設けてもよい。

なお、イオン発生機において、イオン発生部３２の動作を停止した状態で、送風ファンを駆動することで空気を浄化する空気清浄機の役割を担う、自走式の空気清浄機として機能する。これらは、機能、役割を果たす装置はこの発明に含まれることは言うまでもない。

記憶部５１は、自走式掃除機２０１の各種機能を実現するために必要な情報や、プログラムを記憶する部分であり、ＲＡＭやＲＯＭ等の半導体素子、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体が用いられる。
記憶部５１には、主として、走行特性情報５２、入力音声データ５４、取得画像データ５６などが記憶される。
記憶部５１には、この他にも、音声認識、撮影、通信などの機能、その他の機能を実行するときに必要な情報が一時的に記憶される。

走行特性情報５２は、筐体２の走行特性に関するデータであり、例えば、筐体２の位置座標、走行距離、カウント数ＣＮおよび方向転換時の回転角度ＡＧのデータである。
筐体２の走行距離または回転角度ＡＧは、走行または回転に要したカウント数ＣＮとともに走行特性情報５２に記憶される。

入力音声データ５４は、音声入力部１８から入力された音声あるいは音のデータであり、例えば、デジタル化された音響データである。
取得画像データ５６は、画像取得部２２によって取得された画像である。画像としては、静止画あるいは動画のどちらでもよい。

＜自走式掃除機の充電台とのドッキング手順の具体例＞
次に、図３〜図５に基づき、自走式掃除機２０１の充電台１００への帰還時のドッキング（充電のために互いの充電用接続部２５と１０１とを電気的に接続する状態）手順の具体例について説明する。
図３は、この発明の第１実施形態に係る自走式掃除機２０１の充電台１００へのドッキング手順のフローチャートである。図４は、この発明の第１実施形態に係る自走式掃除機２０１および充電台１００の説明図である。図５は、この発明の第１実施形態に係る自走式掃除機２０１の充電台１００へのドッキング手順の説明図である。図５（２）〜（５）において、図５（１）と共通部分の符号は省略する。

自走式掃除機２０１は、充電が必要になると、充電台１００への帰還を試みる。このとき、自走式掃除機２０１は、充電台１００の送信部１０２から出射された位置標識信号ＢＳを受信部２４によって検出して充電台１００のある方向を認識し、充電台１００のある方向に進行して充電台１００まで自律的に帰還する。
即座に位置標識信号ＢＳが検知できない場合には、自走式掃除機２０１は、ロボットの右手の壁に沿って部屋の周囲を走行し、位置標識信号ＢＳが検知できる場所までたどり着く。
このとき、自走式掃除機２０１は、以下のステップに示す手順に従い、充電台１００とのドッキングを行う。

ステップＳ１において、制御部１１は、筐体２を側壁ＳＷに沿って走行させる（ステップＳ１）。このとき、制御部１１は、走行制御部１２に、障害検知部１４によって検出された側壁ＳＷから予め定められた距離（例えば、１０ｃｍ）を保ったまま、進行方向ＭＤで側壁ＳＷに沿って筐体２を走行させる。
このとき、図５（１）に示すように、自走式掃除機２０１は側壁ＳＷを右手に充電台１００へ向かって走行する。

続くステップＳ２において、制御部１１は、充電台１００に設けられた送信部１０２から出射された位置標識信号ＢＳを受信部２４が検知したか否かを判定する（ステップＳ２）。受信部２４が位置標識信号ＢＳを検知した場合（ステップＳ２の判定結果がＹｅｓの場合）、制御部１１はステップＳ３へ進む。

一方、ステップＳ２において、受信部２４が位置標識信号ＢＳを検知していない場合（ステップＳ２の判定結果がＮｏの場合）、制御部１１はステップＳ１へ戻り、受信部２４が位置標識信号ＢＳを検知するまで、走行制御部１２に側壁ＳＷに沿って筐体２を走行させる。

次に、ステップＳ３において、制御部１１は、受信部２４が位置標識信号ＢＳを検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で走行制御部１２に筐体２を停止させる（ステップＳ３）。図４において、筐体２は、送信部１０２から出射された位置標識信号ＢＳの領域（直角三角形状の網掛け部分の領域）の左側斜辺の境界付近で停止する。制御部１１はその後、ステップＳ４へ進む。

続くステップＳ４において、制御部１１は、走行制御部１２に筐体２を充電台１００に向かって右方向に転換させ、受信部２４が位置標識信号ＢＳを検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体２を停止させる（ステップＳ４）。
図５（２）に示すように、筐体２は、回転方向ＲＤ１に回転した後、送信部１０２から出射された位置標識信号ＢＳの垂直辺の境界位置で停止する。このとき、制御部１１は、走行制御部１２に筐体２を前後方向に（すなわち、筐体２の前面を充電台１００に向けたまま）走行させ、充電台１００の位置から予め定められた距離だけ離れるように位置調整を行わせてもよい。位置調整には、障害検知部１４の距離センサを用いる。

次に、ステップＳ５において、制御部１１は、走行制御部１２に筐体２を左回りに方向転換させて、回転と同時にカウンタ２７にカウント数ＣＮの計測を開始させる（ステップＳ５）。このカウンタ２７は、車輪１３自体の回転角度に基づくエンコーダ等からの信号、または車輪１３を駆動するモータの回転角度に基づくエンコード信号（モータ軸に設けたスリット円盤のスリットを検知した信号）等をカウントするようにしている。

続いて、ステップＳ６において、制御部１１は、受信部２４が位置標識信号ＢＳの検知領域の境界位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。
受信部２４が位置標識信号ＢＳの検知領域の境界位置に到達していない場合（ステップＳ６の判定結果がＮｏの場合）、制御部１１は走行制御部１２に筐体２の左への方向転換を続行させる。

一方、受信部２４が位置標識信号ＢＳの検知領域の境界位置に到達した場合（ステップＳ６の判定結果がＹｅｓの場合）、制御部１１は、ステップＳ７へ進み、カウント数ＣＮおよび筐体２の回転角度ＡＧを算出し、筐体２の位置座標とともに記憶部５１の走行特性情報５２に記憶させる（ステップＳ７）。ここで、筐体２の回転角度ＡＧは、位置標識信号ＢＳの範囲の形状および受信部２４の位置関係から特定する。その後、制御部１１は、ステップＳ８へ進む。
図５（３）に示すように、筐体２は、回転方向ＲＤ２に回転した後、送信部１０２から出射された位置標識信号ＢＳの左側斜辺の境界位置で停止する。

続くステップＳ８において、制御部１１は、走行特性情報５２に記憶されたデータに基づき、ステップＳ５における方向転換開始時から１８０度回転するのに必要な残りカウント数ＣＮ２を算出する。
具体的な算出方法としては、１８０度の回転角度ＡＧとステップＳ５およびＳ６における筐体２の回転角度ＡＧ１との角度比ＡＧＲを求め、角度比ＡＧＲにステップＳ５およびＳ６に要したカウント数ＣＮ１を乗じて、１８０度の回転に要するカウント数ＣＮ２を算出する。
例えば、回転角度ＡＧ１が３０度、３０度の回転に要したカウント数ＣＮ１が２０であったとする。このとき、角度比ＡＧＲは１８０度を３０度で割った値（＝６）であり、このようにして求められた角度比ＡＧＲ（＝６）にカウント数ＣＮ１（＝２０）を乗じて得られる値１２０が、１８０度の回転に要する総カウント数ＴＣＮである。そして、総カウント数ＴＣＮ（＝１２０）からカウント数ＣＮ１（＝２０）を引いた差分のカウント数１００が、残りの回転に必要なカウント数ＣＮ２となる。

続いて、ステップＳ９において、制御部１１は、上記ステップで求めた残りカウント数ＣＮ２のカウントが終了するまで、走行制御部１２に筐体２の左方向への転換を引き続き継続させる（ステップＳ９）。
ステップＳ５〜Ｓ９において、ＲＤ２，ＲＤ３の回転を停止せずに計算しながら続けてもよい。
図５（４）に示すように、筐体２は、１８０度回転分に相当するカウント数ＣＮのカウントが終了した時点で回転方向ＲＤ３への回転を停止する。

最後に、ステップＳ１０において、制御部１１は、走行制御部１２に筐体２を充電台１００に向かって後進させた後、充電用接続部２５を充電台１００の端子に結合してドッキング処理を完了させる。
図５（５）に示すように、筐体２は、充電台１００に向かって後進方向ＢＤで後進した後停止し、ドッキングが完了する。

なお、上に挙げた処理はあくまで一例であり、この発明の自走式掃除機２０１の処理を限定するものではない。

このようにして、充電台１００から出射された位置標識信号ＢＳの範囲と、筐体２の方向転換時のカウント数ＣＮから、車輪１３と床面ＦＳとの間のすべり量を計測し、当該計測結果に基づいて筐体２の駆動を行うため、床面ＦＳのすべり量に係わらず、筐体２の正確な駆動を実現し、ドッキングの成功率の高い自走式掃除機２０１が実現できる。また複雑な可動部を設ける必要もないため、コストアップや不具合の問題もない。

２：筐体
２ｂ：天板
２ｃ：側板
３：蓋部
１０：サイドブラシ
１１：制御部
１２：走行制御部
１３：車輪
１４：障害検知部
１５：充電池
１７：操作入力部
１８：音声入力部
１９：音声認識部
２０：音声出力部
２２：画像取得部
２３：照明部
２４：受信部
２５：充電用接続部
２７：カウンタ
２８：通信部
３１：集塵部
３２：イオン発生部
３３：送風制御部
３４：排気口
３５：吸気口
５１：記憶部
５２：走行特性情報
５３：音声登録情報
５４：入力音声データ
５６：取得画像データ
１００：充電台
１０１：充電端子部
１０２：送信部
２０１：自走式掃除機
ＡＧ，ＡＧ１：回転角度
ＡＧＲ：角度比
ＢＤ：後進方向
ＢＳ：位置標識信号
ＣＮ，ＣＮ１，ＣＮ２：カウント数
ＴＣＮ：総カウント数
ＦＳ：床面
ＭＤ：進行方向
ＲＤ１，ＲＤ２，ＲＤ３：回転方向
ＳＷ：側壁

Claims (7)

1. 充電台から発せられる位置標識信号を受信する受信部と、充電用接続部および車輪を有する筐体とを備え、前記充電台から所定距離隔てた前方で前記筐体を方向転換させて前記充電用接続部を前記充電台に対向させた後、前記筐体を移動させて前記充電用接続部を前記充電台に接続し充電を行う自走式電子機器であって、
   予め定められた放射角で前記充電台から発せられる前記位置標識信号の放射領域内に前記受信部が存在して前記位置標識信号を受信しているか否かを判断し、前記車輪の回転を制御して前記筐体を方向転換させる制御部と、前記車輪自体の回転角度を計測する回転計測部とを備え、
   前記制御部は、前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた前方の位置に走行させ、前記受信部が前記位置標識信号の検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体を停止させ、その位置で前記受信部が前記放射領域を横断するように前記筐体を方向転換させ、その横断に要した前記車輪自体の前記回転計測部で計測された回転角度とその横断によって前記筐体が方向転換した角度とに基づき、前記充電用接続部を前記充電台に対向させるために必要な前記車輪自体の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記筐体を方向転換させて前記充電台に接続するように制御することを特徴とする自走式電子機器。
2. 前記位置標識信号は、前記充電台から水平方向に予め定められた広がりを有する放射角で放射される請求項１に記載の自走式電子機器。
3. 前記車輪は、互いに独立して駆動される左駆動輪と右駆動輪とを含み、
   前記制御部は、前記左駆動輪と前記右駆動輪とを同方向に同一速度で回転させて前記筐体を前後に走行させ、かつ、前記左駆動輪と前記右駆動輪とを逆方向にまたは異なる速度で回転させて前記筐体を左右に方向転換させ、
   前記回転計測部は左右の車輪自体の回転角度をそれぞれ計測する請求項１または２に記載の自走式電子機器。
4. 充電台からの距離を測定する測距センサをさらに備え、
   前記制御部は前記測距センサの測定に基づいて前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた位置へ走行させる請求項１ないし３のいずれか１つに記載の自走式電子機器。
5. 前記車輪を駆動するモータはパルスモータであり、
   前記回転計測部は、前記パルスモータの駆動パルス数に基づき前記車輪自体の回転角度を計測する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自走式電子機器。
6. 前記自走式電子機器は、掃除機またはイオン発生機である請求項１ないし５のいずれか１つに記載の自走式電子機器。
7. 充電台から発せられる位置標識信号を受信する受信部と、充電用接続部および車輪を有する筐体とを備え、前記充電台から所定距離隔てた前方で前記筐体を方向転換させて前記充電用接続部を前記充電台に対向させた後、前記筐体を移動させて前記充電用接続部を前記充電台に接続し充電を行う自走式電子機器の充電台への帰還方法であって、
   前記筐体を前記充電台から所定距離隔てた前方の位置に走行させ、予め定められた放射角で前記充電台から発せられる前記位置標識信号の放射領域内に前記受信部が存在して前記位置標識信号を受信しているか否かを判断し、前記受信部が前記位置標識信号の検知可能な領域から検知不能になる領域の境界位置で筐体を停止させ、その位置で前記受信部が前記放射領域を横断するように前記車輪の回転を制御して前記筐体を方向転換させ、その横断に要した前記車輪自体の前記回転計測部で計測された回転角度とその横断によって前記筐体が方向転換した角度とに基づき、前記充電用接続部を前記充電台に対向させるために必要な前記車輪自体の回転角度を算出し、算出された回転角度に基づいて前記筐体を方向転換させて前記充電台に接続することを特徴とする自走式電子機器の充電台への帰還方法。