JP2015152944A - 自走式電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】専用のセンサや回路によりスタック状態の検出を行わずともスタック状態からの脱出動作を行う自走式電子機器を提供する。
【解決手段】走行可能な筐体と、走行時に障害物を検出する障害物検出部１４と、筐体を走行させる駆動部と、障害物検出部による障害物の検出に応答して筐体がその障害物を回避して走行するように駆動部を制御する走行制御部１１とを備え、走行制御部は、障害物が検出されない状態の走行が予め定められた期間または距離を超えて継続したことを条件に筐体を左側または右側へ進路変更させかつ条件に基づく進路変更を繰り返すときは同方向のみへの進路変更を繰り返さないように制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自走式電子機器に関し、より詳細には走行面上の障害物を感知して走行を制御する自走式電子機器に関する。

自走式電子機器の一態様としていわゆるロボット掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。一般の掃除機に対してロボット掃除機は、掃除機本体に自律走行機能を設け、掃除機を無人で自律走行させながら掃除を行う。また、自走式電子機器の異なる態様として、部屋の隅々まで浮遊塵を除去することを目的とした自走式空気清浄ロボットが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このような自走式電子機器は、本来の目的である作業を行うために種々のセンサが設けられている。例えば、自走式電子機器は作業しながら室内等を走行するが、室内には障害物があるためにそれら障害物を回避して走行するように障害物センサが設けられている。
障害物センサについては、自ら故障を診断し、ロボット掃除機の駆動を停止して故障を通報するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。即ち、衝突を検知するバンパーセンサが障害物との衝突を検知したときに、一定の距離後退するように駆動部を駆動させ、後退の繰り返し回数が基準回数以上に達した場合に駆動部を停止させるものである。

しかし、障害物の種類や形状は多岐にわたるため、場合によっては自走式電子機器が立ち往生して走行できなくなること、即ち、スタック状態に陥ることがある。例えば、室内に敷居、カーペットあるいは電源コードによる段差があって筐体がその段差に乗り上げてしまったり、電源コードが駆動輪に絡まったり、走行面から一定の高さの隙間を有するソファーの下に進入したとき頂部がそのソファーの下部と接触して通過できなくなったりすることが起こりえる。

例えば走行用に駆動輪を有する自走式電子機器がスタック状態に陥った場合、同じ箇所に留まったままで駆動輪を回転させ続けるとその駆動輪が接触している床面、畳、カーペットあるいは器物等を傷つけてしまう虞がある。そこで、スタック状態に陥っても脱出できるように考慮しておくことが望ましい。

特開２００４−１９５２１５号公報 特開２００５−３３１１２８号公報 特開２００８−１３４９８４号公報

スタック状態に陥った場合に適切な対応をとるために、従来の自走式電子機器は、例えば筐体を走行させる駆動輪と別に自在車輪を設け、その自在車輪の回転を監視してスタックしたか否かを判断している。あるいは、筐体内に地磁気センサを設けてその出力を監視してスタックしたか否かを判断している。

しかし、これらの手法はスタック状態を検出するために専用のセンサや回路を必要としており、コスト的な負担が大きい。即ち、自在輪の回転検出回路や地磁気センサの回路は自走式電子機器の本来の作業のために設けられるのではなくスタック状態検出のために設けられている。余分なコストを抑えつつ、スタック状態に陥った場合に適切な対応がとれる自走式電子機器が望まれている。
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、専用のセンサや回路によりスタック状態の検出を行わずともスタック状態からの脱出動作を行う自走式電子機器を提供するものである。

この発明は、走行可能な筐体と、走行時に障害物を検出する障害物検出部と、前記筐体を走行させる駆動部と、前記障害物検出部による障害物の検出に応答して前記筐体がその障害物を回避して走行するように前記駆動部を制御する走行制御部とを備え、前記走行制御部は、障害物が検出されない状態の走行が予め定められた期間または距離を超えて継続したことを条件に前記筐体を左側または右側へ進路変更させかつ前記条件に基づく進路変更を繰り返すときは同方向のみへの進路変更を繰り返さない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。

この発明において、前記走行制御部は、障害物が検出されない状態の走行が予め定められた期間または距離を超えて継続したことを条件に前記筐体を左側または右側へ進路変更させかつ前記条件に基づく進路変更を繰り返すときは同方向のみへの進路変更を繰り返さないように制御するので、専用のセンサや回路によりスタック状態の検出を行わずともスタック状態からの脱出動作を行うことができかつさまざまな方向へ進路変更することにより作業領域をくまなく走行できる。つまり、障害物が検出されない状態の走行が予め定められた期間または距離を超えて継続するとスタック状態か否かに係わらず進路変更を行うので、スタック状態に陥っている場合はその進路変更によりスタック状態からの脱出を試みることになる。

この発明に係る自走式掃除機の概略構成を示すブロック図である。 この発明に係る自走式掃除機の一実施形態を示す外観図である。（平面図） この発明に係る自走式掃除機の一実施形態を示す外観図である。（側面図） この発明に係る自走式掃除機の一実施形態を示す外観図である。（正面図） 図２〜４に示す自走式掃除機の分解斜視図である。 図４のＡ−Ａ矢視断面図である。 この発明に係る自走式掃除機のバンパーと天板の連結状態を示す説明図である。 図７に示すバンパーが前方の接触により変位する様子を示す説明図である。 図７に示すバンパーが上方から見て左側の接触により変位する様子を示す説明図である。 図７に示すバンパーが上方から見て右側の接触により変位する様子を示す説明図である。 この発明に係る走行制御部として制御部が実行する処理を示すフローチャートである。（走行開始および走行中） この発明に係る走行制御部として制御部が実行する処理を示すフローチャートである。（ホームポジションへの帰還）

以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
≪自走式電子機器の具体的態様≫
本発明の自走式電子機器の一例として「自走式掃除機」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、ユーザの手を離れて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。

なお、本発明は、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、またイオン発生を行うイオン発生機が自走するもの、それ以外にユーザに対して必要な情報等を提示し、また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を含む。

≪自走式掃除機の構成≫
図１は、この発明に係る自走式掃除機の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、この発明に係る自走式掃除機は、主として、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、制御部１１、充電池１２、障害物検出部１４、集塵部１５を備える。さらに、動力部２１、右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌ、吸気口３１、排気口３２、電動送風機１１５、イオン発生部１１７、ブラシモータ１１９および操作部２２１を備える。

この発明に係る自走式掃除機は、設置された場所の床面を自走しながら、床面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上を掃除する自走式掃除機である。この発明に係る自走式掃除機は、掃除が終了すると、自律的に図示しない充電台に帰還する機能を有する。
図２〜４は、この発明に係る自走式掃除機の一実施形態を示す外観図である。図２は平面図、図３は側面図、図４は正面図である。
図５は、図２〜４に示す自走式掃除機の分解斜視図である。また、図６は、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。

図２〜６に示すように、自走式掃除機１は、円盤形の外観を有している。
自走式掃除機１は、掃除機の内部機構を搭載する底板２ａと、集塵部１５を収容する凹部２１３が形成され前方に左右一対の支柱部２１５が形成された天板２ｂとを有する。底板２ａの後側半分の縁は後方側板２ｄで囲まれている。天板２ｂの上には、前記凹部２１３の上方開口部を覆う蓋部３が開閉可能に配置されている。底板２ａおよび天板２ｂはこの発明の筐体に相当する。

自走式掃除機１の外周部およびその外周部から蓋部にかけての上縁部は、平面視円環形のバンパー２ｃで覆われている。図５に示すように、バンパー２ｃの中心部の円形開口部の直径は蓋部３の直径より大きいが天板２ｂの直径よりも小さい。バンパー２ｃは天板２ｂの上方から被せられ下方から４本のバンパー支持ビス２０３と平ワッシャーとで天板２ｂに対して連結される。ただし、バンパー２ｃは、天板２ｂに対して水平方向にある程度変位可能な状態で固定される。そして、天板２ｂは天板固定ビス２０５で底板２ａに対して固定される。図５では、連結あるいは固定される部分の対応関係が分かるように２点鎖線で対応する部分を結んでいる。なお、天板２ｂと底板２ａを固定する天板固定ビス２０５は、見易い箇所にある２本を図５で例示しているが他の箇所にも用いられる。

図７は、この発明に係る自走式掃除機のバンパー２ｃと天板２ｂの連結状態を示す説明図である。バンパー２ｃと天板２ｂの２つの部材を下方から見たときの様子を示している。バンパー２ｃは、下方に向けて４箇所にボスが形成されている。２つの前方ボス２０７Ｌおよび２０７Ｒと２つの後方ボス２０８Ｌおよび２０８Ｒである。天板２ｂは、これら４箇所のボスに対応する孔が形成されている。前方ボス２０７Ｌおよび２０７Ｒが嵌まる孔は、前後方向および左右方向に前方ボスが変位可能な形状を有している。これに対して後方ボス２０８Ｌおよび２０８Ｒが嵌る孔は前後方向に後方ボスが変位可能であるが左右方向にはほとんど変位できない長穴状の孔である。

４箇所のボスは天板２ｂのこれら孔に上方から嵌められて下方からバンパー支持ビス２０３がボスの孔にねじ込まれる。天板２ｂの前方に形成された左右一対の支柱部２１５には、バンパーバネ２０１Ｌおよび２０１Ｒが装着されている。バンパー２ｃは左右一対のバンパーバネ２０１Ｌおよび２０１Ｒによって天板２ｂに対して前方へ付勢され、後方ボス２０８Ｌおよび２０８Ｒが長孔の前端に当接した状態で静止する。

前方ボス２０７Ｌおよび２０７Ｒのやや前方には、左接触センサ１４ＣＬおよび右接触センサ１４ＣＲがあってバンパー２ｃに固定されている。この実施形態において左接触センサ１４ＣＬおよび右接触センサ１４ＣＲはマイクロスイッチである。各マイクロスイッチのスイッチレバー２０９Ｌおよび２０９Ｒは中心側、即ち天板２ｂのある側に突き出ている。天板２ｂは、各スイッチレバー２０９Ｌおよび２０９Ｒの先端付近の位置にレバー押え部２１１Ｌおよび２１１Ｒが形成されている。レバー押え部２１１Ｌは左接触センサ１４ＣＬに対応し、レバー押え部２１１Ｒは右接触センサ１４ＣＲに対応する側にある。自走式掃除機１が障害物に接触していない状態で、バンパー２ｃは天板２ｂに対して前方へ付勢されている。そして、レバー押え部２１１Ｌは左接触センサ１４ＣＬのスイッチレバー２０９Ｌとは接触しておらず、レバー押え部２１１Ｒは右接触センサ１４ＣＲのスイッチレバー２０９Ｒとは接触していない。

この実施形態において、自走式掃除機の外周部から底板２ａに至る下縁部は、後ろ半分が後方側板２ｄであり、前半分はバンパー２ｃと一体のスカート部２ｅである。後方側板２ｄの上方には、後方側板２ｄとほぼ面一でバンパー２ｃが配置されている。

バンパー２ｃの前方上部には、無線信号受信部２１７が上方に突出して配置されている。無線信号受信部２１７は、図示しない操作リモコン、充電台や仮想壁等の無線信号発信器から無線信号を受信する。制御部１１は、回路基板に実装されたマイクロコンピュータおよび周辺回路であり、その無線信号が示す指示に応答して自走式掃除機１の走行やその他の動作を制御する。この実施形態において、無線信号受信部２１７はバンパー２ｃに取付けられているので、無線信号受信部２１７が障害物に接触するとバンパー２ｃと一体で変位し左接触センサ１４ＣＬおよび／または右接触センサ１４ＣＲがその変位を検出する。

底板２ａは右駆動輪２２Ｒ、左駆動輪２２Ｌおよび後輪２６を底板２ａから露出させて下方へ突出させる複数の孔部が形成されている。さらに、吸気口３１が形成され、その奥に回転ブラシ９、吸気口３１の左右にサイドブラシ１０、前端部に前方床面検出センサ１８、左駆動輪２２Ｌの前方に左輪床面検出センサ１９Ｌ、右駆動輪２２Ｒの前方に右輪床面検出センサ１９Ｒがそれぞれ配置されている。

自走式掃除機１は、右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌが同一方向に正回転して前進し、無線信号受信部２１７が配置されている前方へ走行する。また、左右の駆動輪が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旋回する。例えば、自走式掃除機１は、障害物検出部１４の各センサにより掃除領域の周縁に到達した場合および進路上に障害物を検出した場合、左右の駆動輪を減速させた後に停止させる。その後、左右の駆動輪を互いに逆方向に回転させて旋回し向きを変える。このようにして、自走式掃除機１は、設置場所の全体あるいは所望範囲全体に渡って障害物を避けながら自走する。
ここで、前方とは、自走式掃除機１の前進方向（図２において、紙面に沿う上方）をいうものとし、後方とは、自走式掃除機１の後退方向（図２において、紙面に沿う下方）いうものとする。

以下、図１に示す各構成要素を説明する。
図１の制御部１１は、自走式掃除機１の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ、書換え可能な不揮発性メモリである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、前記ＲＯＭに予め格納され、ＲＡＭに展開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、この発明の掃除機能、走行機能などを実行する。
この発明に係る走行制御部は、制御部１１の一部の機能に該当する。

充電池１２は、自走式掃除機１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、掃除機能および走行制御を行うための電力を供給する部分である。たとえば、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１２は、図５で制御部１１に隠れているがその下方に配置されている。
充電池１２の充電は、自走式掃除機１を図示しない充電台に近接させた状態で、両者の露出した充電端子どうしを接触させることにより行う。

障害物検出部１４のうち左接触センサ１４ＣＬおよび右接触センサ１４ＣＲは、自走式掃除機１が走行時に障害物と接触したことを検出するために、バンパー２ｃの内側に配置される。ＣＰＵは、左接触センサ１４ＣＬおよび右接触センサ１４ＣＲからの出力信号に基づいてバンパー２ｃが障害物に衝突したことおよびその方向を知る。

前方床面検出センサ１８、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは下り階段等の段差を検出する。
ＣＰＵは、障害物検出部１４から出力された信号に基づいて、障害物や段差の存在する位置を認識する。認識された障害物や段差の位置情報に基づいて、その障害物や段差を避けて次に走行すべき方向を決定する。なお、左輪床面検出センサ１９Ｌおよび右輪床面検出センサ１９Ｒは、前方床面検出センサ１８の検出範囲外にある進行方向の左前方または右前方の段差を検出するものである。これにより下り段差を検出し、自走式掃除機１の例えば下り階段への落下を防止する。

動力部２１は、自走式掃除機１の左右の駆動輪を回転および停止させる駆動モータによって走行を実現する部分である。左右の駆動輪を独立して正逆両方向に回転させ得るように駆動モータを構成することにより、自走式掃除機１の前進、後退、旋回、加減速などの走行状態を実現している。
なお、右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌには、それぞれ図示しないエンコーダが取付けられており、制御部１１はそのエンコーダの信号に基づいて右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌの回転速度を得る。さらに右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌの径が予め判っているので、回転速度から走行距離が算出できる。なお、前記駆動モータがステッピングモータの場合はエンコーダに変えてステッピングモータの駆動パルスを用いることができる。

吸気口３１および排気口３２は、それぞれ掃除のための空気の吸気および排気を行う部分である。
集塵部１５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カバー部とを備える。また、吸気口３１と連通する流入路と、排気口３２と連通する排出路とを有する。排出路には電動送風機１１５が配置されている。電動送風機１１５は、吸気口３１から空気を吸い込み、その空気を、流入路を介して集塵容器内に導き、集塵後の空気を、排出路を介して排気口３２から外部へ放出する気流を発生させる。

吸気口３１の奥には、底面と平行な軸心廻りに回転する回転ブラシ９が設けられており、吸気口３１の左右両側には底面と垂直な回転軸心廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に直線或いは螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端にブラシ束を放射状に設けることにより形成されている。なお、回転ブラシ９の回転軸および一対のサイドブラシ１０の回転軸は、筐体２の底板２ａの一部に枢着されると共に、その付近に設けられたブラシモータ１１９とプーリおよびベルト等を含む動力伝達機構を介して連結されている。

また、この実施形態に係る自走式掃除機１は、付加機能としてイオン発生機能を備えている。排出路には、イオン発生部１１７が設けられている。このイオン発生部１１７が動作すると排気口より放出される気流はイオン発生部１１７で生成されたイオン（例えばプラズマクラスターイオン（登録商標）、または負イオンでもよい）を含む。そのイオンを含んだ空気は、筐体２の上面に設けた排気口３２から排出される。このイオンを含んだ空気により室内の除菌および脱臭が行われる。また負イオンの場合には、人にリラックス効果を与えることも知られている。このとき、排気口３２から後方の斜め上方に向けて空気が排気されるので、床面の塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。また塵埃を徐電することもでき、集塵された塵埃の廃棄を確実に行える。
なお、イオン発生部１１７で発生したイオンの一部が流入路へ導かれるようにしてもよい。このようにすれば、吸気口３１から流入路に導かれる気流内にイオンが含まれるため、集塵部１５が有する図示しない集塵容器およびフィルタの除菌および脱臭を行うことができる。

操作部２２１は、ユーザからの指示や設定を受付ける操作ボタン、自照式の表示ランプおよび音声による案内である。ユーザは操作部を介して自走式掃除機１に清掃開始の指示を与えたり、清掃に関する設定を行ったりする。その設定には、障害物が検出されない状態の走行がどれだけの期間または距離だけ継続したらスタック状態からの脱出動作を実行するかの設定が含まれてもよい。即ち、前記期間または距離を複数の選択肢からユーザに選択させる設定が含まれてもよい。

以上が、ロボット掃除機の具体的な構成例であるが、自走式空気清浄機の構成例は、図１〜７に示す自走式掃除機１の一部を変更したものである。具体的には、回転ブラシ９、集塵部１５、イオン発生部１１７およびブラシモータ１１９に代えて空気清浄用のフィルタを有する空気清浄部を有し、吸気口３１を設ける位置を筐体の底板２ａから天板２ｂに変更したものである。また、自走式イオン発生器の構成例は、図１〜７に示す自走式掃除機１から回転ブラシ９、集塵部１５、およびブラシモータ１１９を除き、吸気口３１を設ける位置を筐体の底板２ａから天板２ｂに変更したものである。

≪バンパーと接触センサの動作≫
続いて、種々の方向の接触に対するバンパー２ｃの変位とその変位を検出する左接触センサ１４ＣＬおよび右接触センサ１４ＣＲの様子を説明する。
図８〜図１０は、図７に示すバンパー２ｃが種々の方向の接触により天板２ｂに対して変位する様子を示す説明図である。図８は前方で、図９は上方から見て左側で、図１０は上方から見て右側でそれぞれ接触があったときの変位を示している。なお、図７〜図１０はバンパー２ｃおよび天板２ｂを下方から見た図であるため各図を見たときの左右と図面に付された符号のＬおよびＲは逆になっている。以下の説明では自走式掃除機１を上方から見て左側、即ち符号にＬが付されている側であり図７〜１０を見たときの右側の方向をＬ側と呼び、反対の方向をＲ側と呼ぶ。
図７の説明のごとく、自走式掃除機１は、天板２ｂの周囲を囲むバンパー２ｃがバンパーバネ２０１Ｌおよび２０１Ｒにより進行方向前方へ、即ち図の紙面に沿って上方へ付勢されており、接触がないときは後方ボス２０８Ｌおよび２０８Ｒが長孔の前端に当接した状態で静止している。静止状態でバンパー２ｃの左側のレバー押え部２１１Ｌは左接触センサ１４ＣＬのスイッチレバー２０９Ｌと接触しておらず、かつ右側のレバー押え部２１１Ｒは右接触センサ１４ＣＲのスイッチレバー２０９Ｒに接触していない。

図８に矢印Ｆで示すように、バンパー２ｃの前方が障害物に接触すると、バンパー２ｃには付勢力に抗してバンパー２ｃを天板２ｂの後方へ押さえ込もうとする押圧力が加わる。バンパー２ｃの４箇所のボスはそれぞれ天板２ｂの孔に嵌まっているが後方へスライドする余裕を持って連結されている。バンパー２ｃが後方へスライドすると天板２ｂのレバー押え部２１１Ｌが左接触センサ１４ＣＬのスイッチレバー２０９Ｌに接触し、レバー押え部２１１Ｒが右接触センサ１４ＣＲのスイッチレバー２０９Ｒに接触してそれらのスイッチレバーをそれぞれ押圧する。よって、左接触センサ１４ＣＬおよび右接触センサ１４ＣＲがバンパー２ｃの変位を検出する。走行制御部としての制御部１１は、左接触センサ１４ＣＬおよび右接触センサ１４ＣＲの押圧状態を認識してバンパー２ｃの前方が障害物に接触したと判断する。その判断に基づいて制御部１１は、自走式掃除機１を一旦停止させて後退させ、さらに旋回させる等して障害物を避けて走行するように制御する。

また、図９に矢印ＲＦで示すように、バンパー２ｃのＲＦ側が障害物に接触すると、バンパー２ｃを矢印ＲＦ方向へ押さえ込もうとする押圧力が加わる。バンパー２ｃの２箇所の前方ボス２０７Ｌおよび２０７Ｒはそれぞれ天板２ｂに対してＬおよびＲ側へスライドする余裕を持って連結されているが、２箇所の後方ボス２０８Ｌおよび２０８ＲはいずれもＬおよびＲ側へスライドする余裕がほとんどない。よって、矢印ＲＦ方向に押圧力が加わると後方ボス２０８Ｒはそれが嵌っている天板２ｂの長孔の後方へスライドする。一方、後方ボス２０８Ｌは付勢力により長孔の前端に当接したままである。バンパー２ｃは、後方ボス２０８Ｌを支点としてＲ側が後方へ後退する方向に回動する。バンパー２ｃのＲ側が後退する方向に回動すると天板２ｂのレバー押え部２１１Ｒが右接触センサ１４ＣＲのスイッチレバー２０９Ｒに接触してそのスイッチレバーを押圧する。一方、レバー押え部２１１Ｌは左接触センサ１４ＣＬのスイッチレバー２０９Ｌに接触しない。よって、右接触センサ１４ＣＲのみがバンパー２ｃの変位を検出する。走行制御部としての制御部１１は、右接触センサ１４ＣＲのみが押圧された状態を認識してバンパー２ｃのＲＦ側が障害物に接触したと判断する。その判断に基づいて制御部１１は、自走式掃除機１が前進中であればＬ側へ方向転換または旋回させるかあるいは前進をやめて後退させることで障害物を避けて走行するように制御する。

さらにまた、図１０に矢印ＬＦで示すように、バンパー２ｃのＬＦ側が障害物に接触すると、バンパー２ｃを矢印ＬＦ方向へ押さえ込もうとする押圧力が加わる。バンパー２ｃの２箇所の前方ボス２０７Ｌおよび２０７Ｒはそれぞれ天板２ｂに対してＬおよびＲ側へスライドする余裕を持って連結されているが、２箇所の後方ボス２０８Ｌおよび２０８ＲはいずれもＬおよびＲ側へスライドする余裕がほとんどない。よって、矢印ＬＦ方向に押圧力が加わると後方ボス２０８Ｌはそれが嵌っている天板２ｂの長孔の後方へスライドする。一方、後方ボス２０８Ｒは付勢力により長孔の前端に当接したままである。バンパー２ｃは、後方ボス２０８Ｒを支点としてＬ側が後方へ後退する方向に回動する。バンパー２ｃのＬ側が後退する方に回動すると天板２ｂのレバー押え部２１１Ｌが左接触センサ１４ＣＬのスイッチレバー２０９Ｌに接触してそのスイッチレバーを押圧する。一方、レバー押え部２１１Ｒは右接触センサ１４ＣＲのスイッチレバー２０９Ｒに接触しない。よって、左接触センサ１４ＣＬのみがバンパー２ｃの変位を検出する。制御部１１は、左接触センサ１４ＣＬのみが押圧された状態を認識してバンパー２ｃのＬＦ側が障害物に接触したと判断する。その判断に基づいて走行制御部としての制御部１１は、自走式掃除機１が前進中であればＲ側へ方向転換または旋回させるかあるいは前進をやめて後退させることで障害物を避けて走行するように制御する。
以上のように、この実施形態では左右２つの接触センサだけで前方、斜め前方や側方を含む広い範囲の接触を検出することができる。

≪スタック状態からの脱出動作≫
（実施の形態１）
続いて、この発明によるスタック状態からの脱出動作について説明する。地磁気センサや自在車輪の回転監視手段等を有し、スタック状態に陥ったことが検出可能な従来の自走式電子機器では、スタック状態が検出されたら脱出動作をおこなうように制御部１１が左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒを制御すればよい。

この実施形態の自走式掃除機１は、専用のセンサや回路によるスタック状態の検出は行わない。その代わりに、前記進路変更を行わずに走行が継続すると、つまり直進が続いて予め定められた期間が経過するかまたは予め定められた走行距離を超えると進路変更を行う。その進路変更は、スタック状態に陥っているか否かに係わらず走行制御部としての制御部１１が予め定められた走行パターンで実行する。ただし、毎回同じパターンで進路変更を繰り返すと走行経路が固定してしまう虞がある。一例を挙げると、直進走行が１メートルの距離を超えると左側へ９０°旋回した後に直進するパターンの繰り返しである。その進路変更を４回繰り返すと、既に走行した経路上を再び走行することになってしまい、他の箇所の清掃が行われない。

この発明によれば、走行制御部は、進路変更を繰り返すとき同方向のみへの進路変更を繰り返さないように制御する。一例を挙げると、走行制御部としての制御部１１は、直進走行が１メートルの距離を超えると左側へ９０°旋回した後に直進し、その直進走行が１メートルの距離を超えると右側へ９０°旋回した後に直進するといったように、左右への進路変更を交互に繰り返すパターンである。この例によれば、自走式掃除機１は階段状に進路をとりながら障害物のない領域を走行し、やがて壁等の障害物を検出して回避走行することにより作業領域内をくまなく走行することになる。

以下、スタック状態からの脱出動作の異なる態様を挙げておく。
（実施の形態２）
進路変更の角度は上述の９０°に限定されるものでなく、０°を超えて１８０°未満であれば何れの角度でもよい。ただし、あまりに小さな角度では進路変更によるスタック状態からの脱出の効果がないので少なくとも３０°以上が好ましい。障害物検出部で検出できない段差や電源コードなどにより自走式掃除機１がスタック状態に陥った場合、進路の角度を変えることで段差や電源コードが乗越えられたり回避できたりすることがある。

（実施の形態３）
進路変更の方向については、必ずしも上述のように左右への進路変更を交互に繰り返さなくてもよい。走行制御部が、同方向のみへの進路変更を繰り返すことのないように制御すればこの発明の範囲に含まれる。例えば、左側への進路変更が複数回続いたとしても、その後で右側への進路変更を行う場合はこの発明に属する。

（実施の形態４）
進路変更の角度が常に一定している必要はなく、変化してもよい。スタック状態から脱出するためには、むしろ種々の角度で進路変更を行うことが好ましいとも考えられる。
例えば、直進が２０秒以上続いたので９０°の角度で左側へ進路変更し、その後さらに直進が２０秒以上続いたときは１２０°の角度で左側へ進路変更してもよい。自走式掃除機１がスタック状態に陥っている場合に９０°の進路変更を行ってもスタック状態からの脱出に成功しなかったとする。すると、スタック状態のまま左駆動輪２２Ｌおよび右駆動輪２２Ｒの回転（直進走行）がさらに続き、２０秒後に１２０°の進路変更を行う。１２０°の進路変更は、先の９０°の進路変更よりもスタック状態から脱出し易い方向であるかもしれない。

≪脱出動作の実施間隔≫
次に、走行制御部としての制御部１１が、障害物が検出されない状態の走行が継続したと判断して進路変更を行うための期間または距離の設定の異なる態様を挙げておく。
まず、上述の実施の形態ではその期間または距離は予め定められているものとしている。例えば、その距離は次のようにして決定される。自走式掃除機１が清掃をおこなう作業領域の最大のものを想定する。例えば、縦横がそれぞれ５メートルの領域である。

自走式掃除機１の走行速度を０．２メートル／秒とすると、前記領域を縦または横に横断するまでに２５秒の時間を要する。その場合、前記領域の横断に要する２５秒よりもやや大きい３０秒を、進路変更を行うための期間として定めるとよい。あるいは、前記領域の縦横の長さでる５メートルよりもやや大きい６メートルを、進路変更を行うための距離として定めるとよい。
このようにすれば、前記領域を走行する際に障害物が検出されない状態の走行が３０秒または６メートル継続することは希である。換言すれば、自走式掃除機１が通常の走行中にスタック状態からの脱出動作を行うことは希である。よって、ユーザに違和感を与えることがあまりない。その一方で、自走式掃除機１がスタック状態に陥ったときは、３０秒または６メートル走行分の間隔でスタック状態からの脱出動作が行われる。

（実施の形態５）
スタック状態から脱出するための進路変更を行う期間または距離が予め定められた態様と異なり、その期間または距離をユーザが選択できるようにしてもよい。
ユーザは、操作部２２１を用いて自走式掃除機１に関する種々の設定を行うことができる。設定された内容は、制御部１１が有する不揮発性メモリに格納される。制御部１１は、不揮発性メモリに格納された設定データを参照して制御を行う。

そして、スタック状態から脱出するための進路変更を行う期間または距離が予め複数用意され、ユーザは操作部２２１を用いて複数の期間または距離の一つを選択する。選択肢は、例えば自走式掃除機１が清掃を行う領域の広さとして提供されてもよい。例えば、部屋の縦横の長さが各５メートル、各４メートルおよび各３メートルの３つの選択肢から何れかを選択するといった態様である。
操作部２２１はユーザによる選択を受付ける。選択の内容は、制御部１１が有する不揮発性メモリに格納される。
また、操作部２２１代えて自走式掃除機１とは別体の図示しない操作リモコンを用いてユーザの設定を受付けるようにしてもよい。

（実施の形態６）
スタック状態から脱出するための進路変更を行う期間または距離を測定により決定あるいは変更するように構成してもよい。
この実施形態において、自走式掃除機１および充電台が室内に設置された後、ユーザが予め定められた設定メニューを実行すると、それに応答して制御部１１は、自走式掃除機１を充電台から壁に沿って走行させて室内を一周させ、一周する間の走行経路に基づいて進路変更を行う期間または距離を決定する。

走行経路の記録は、例えば右駆動輪２２Ｒおよび左駆動輪２２Ｌにエンコーダをそれぞれ設け、エンコーダからのパルスを数えることによって可能になる。また、壁に沿った走行は、例えば充電台から時計回りに壁を一周させる場合、左接触センサ１４ＣＬが壁に接触したら進行方向を今より少し（例えば約１０°）右に変更し左側へ緩やかなカーブ（弧）を描くように走行させるとよい。これで壁面に沿った走行が可能になる。自走式掃除機１が部屋の隅にくると、進路を９０°変更しなければ壁への衝突を繰り返すことになる。例えば１回の進路変更が１０°であれば壁への衝突を９回繰り返して１０°毎の進路変更を行った後に弧を描く走行が可能になる。よって、制御部１１は衝突の履歴に基づいて部屋の隅から部屋の隅までの距離を認識することができる。即ち、部屋の広さを認識できる。その結果に基づいて、部屋の広さに応じた期間または距離を決定すればよい。

≪走行制御部の処理≫
以下、走行制御部としての制御部１１が実行する処理の手順を説明する。図１１および図１２は、この発明に係る走行制御部として制御部が実行する処理を示すフローチャートである。フローチャートは、障害物が検出されない状態の走行が予め定められた期間継続したら進路変更を行う例を示している。
図１１に示すように、制御部１１は、清掃を開始の指示を受けると進路変更タイマーをリセットする（ステップＳ１１）。進路変更タイマーは、進路変更の間隔を制御するタイマーである。そして、動力部２１を制御して自走式掃除機１のホームポジションである充電台（図示せず）の位置から走行を開始する（ステップＳ１３）。障害物を検知するまでは基本的に直進走行させる。走行中に障害物検出部１４によって障害物が検知されたら（ステップＳ１５のＹｅｓ）、障害物を回避するための進路変更を行い（ステップＳ１７）走行を継続する。そして、ルーチンはステップＳ１１へ戻り、進路変更タイマーをリセットして走行を継続する。即ち、障害物を回避するために進路変更を行った後に進路変更タイマーをリセットする。

前記ステップＳ１５で障害物が検知されなかったとき（ステップＳ１５のＮｏ）、制御部１１は進路変更タイマーが予め定められた期間を超えたか否かを調べる（ステップＳ２１）。そして、前記期間を超えたら（ステップＳ２１のＹｅｓ）、スタック状態脱出のための進路変更を行う（ステップＳ２３）。そして、ルーチンはステップＳ１１へ戻り、進路変更タイマーをリセットして走行を継続する。即ち、スタック状態から脱出するために進路変更を行った後に進路変更タイマーをリセットする。
前記ステップＳ２１で進路変更タイマーが前記期間に満たないとき（ステップＳ２１のＮｏ）、続いて制御部１１は清掃を終了するか否かを判断する（ステップＳ３１）。清掃を終了するのは、清掃開始から予め定められた期間が経過したとき、充電池１２の残量が予め定められた閾値を下回ったときあるいは電動送風機１１５の負荷が予め定められた閾値を上回ることにより集塵部１５のゴミが満杯になったと判断したときなどである。
制御部１１が清掃終了でないと判断した場合（ステップＳ３１のＮｏ）、ルーチンは前述のステップＳ１３へ戻り、走行を継続する。このループを繰り返すとき、進路変更タイマーのリセットは行わない。

一方、清掃終了と判断した場合、制御部１１は、図示しない充電台への帰還を開始するように制御する（図１２のステップＳ３３）。充電台はその所在を示す光信号（ビーコン）を照射しており、制御部１１は、自走式掃除機１をその場所３６０°旋回させて無線信号受信部２１７がビーコンを受信する方向を探す。そして、ビーコンを見出したらその方向へ自走式掃除機１を走行させる。
走行中はビーコンの探索を継続し充電台へ帰還させる（ステップＳ３５）。自走式掃除機が充電台に帰還すると充電池１２の充電が開始される。制御部１１は、充電池１２の充電が開始されたことにより、帰還の完了を認識し（ステップＳ３５のＹｅｓ）、処理を終了する。

以上に述べたように、
（i）この発明による自走式電子機器は、走行可能な筐体と、走行時に障害物を検出する障害物検出部と、前記筐体を走行させる駆動部と、前記障害物検出部による障害物の検出に応答して前記筐体がその障害物を回避して走行するように前記駆動部を制御する走行制御部とを備え、前記走行制御部は、障害物が検出されない状態の走行が予め定められた期間または距離を超えて継続したことを条件に前記筐体を左側または右側へ進路変更させかつ前記条件に基づく進路変更を繰り返すときは同方向のみへの進路変更を繰り返さないように制御することを特徴とする。
この発明において、自走式電子機器は、走行面上を自律的に走行して作業等を行うものである。その具体的な態様は、例えば、ロボット掃除機や自走式の空気清浄器である。前述の実施形態で自走式電子機器はロボット掃除機としての態様を有している。
また、障害物検出部は、走行面上の障害物を感知するものである。その具体的な態様は、例えば、可動式のバンパーと、そのバンパーが障害物に接触したことにより生じる変位を検出するマイクロスイッチやフォトセンサなどからなるセンサである。

駆動部は、筐体を駆動して走行させるものであり、たとえば筐体に配された駆動輪を駆動する駆動モータおよびその駆動モータを回転させる駆動回路である。前述の実施形態における動力部および左右の駆動輪は、この発明に係る駆動部に該当する。
走行制御部は、障害物検出部による障害物の検出に等に基づいて駆動部を制御するもので、具体的には、例えばマイクロコンピュータがＲＯＭに予め格納された制御プログラムを実行することによって走行制御部としての機能が実現される。

さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
（ii）前記走行制御部は、前記筐体をホームポジションから走行させてホームポジションに帰還させる間に検出された障害物の間隔に基づいて前記期間または距離を決定および／または変更してもよい。
このようにすれば、スタック状態に陥らずに帰還した走行の履歴に基づいて前記期間または距離を決定および／または変更することができる。走行領域の広さに比べて設定された期間または距離が小さ過ぎると走行がユーザに違和感を与えるおそれがあるところ、この態様によれば走行領域の壁等の障害物の間隔に基づいて前記期間または距離が決定されたり変更されたりする。

（iii）予め複数個用意された前記期間または距離のユーザによる選択を受付ける選択部をさらに備え、前記走行制御部は、障害物が検出されずに選択された期間または距離の走行が継続した場合、前記筐体の進路変更を行うように制御してもよい。
このようにすれば、ユーザの意志に基よって選択された期間または距離に基づいて進路変更を行うことができる。

（iv）前記走行制御部は、障害物が検出されずに前記期間または距離の走行が継続して進路変更を行う場合、直前の進路変更が右折であれば左折を、左折であれば右折を行うように制御してもよい。
このようにすれば、例えば右折を繰り返して同じ箇所を走行するといったような不具合を回避できると共に、万一スタック状態に陥っているときには右折、左折という異なるパターンを行うことで例えば右折を繰り返すよりもスタック状態から脱出し易くなると考えられる。

（v）前記走行制御部は、障害物が検出されずに前記期間または距離の走行が継続して進路変更を行う場合、後退の後に右折または左折を行うように制御してもよい。
このようにすれば、単に右折や左折だけをする場合に比べて後退を含めることでよりスタック状態から脱出し易くなると考えられる。
この発明の好ましい態様には、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含まれる。
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。

１：自走式掃除機、 ２ａ：底板、 ２ｂ：天板、 ２ｃ：バンパー、 ２ｄ：後方側板、 ２ｅ：スカート部、 ３：蓋部、 ９：回転ブラシ、 １０：サイドブラシ、 １１：制御部、 １２：充電池、 １４：障害物検出部、 １４ＣＬ：左接触センサ、 １４ＣＲ：右接触センサ、 １５：集塵部、 １８：前方床面検出センサ、 １９Ｌ：左輪床面検出センサ、 １９Ｒ：右輪床面検出センサ、 ２１：動力部、 ２２Ｌ：左駆動輪、 ２２Ｒ：右駆動輪、 ２６：後輪、 ３１：吸気口、 ３２：排気口、 １１５：電動送風機、 １１７：イオン発生部、 １１９：ブラシモータ、 ２０１Ｌ、２０１Ｒ：バンパーバネ、 ２０３：バンパー支持ビス、 ２０５：天板固定ビス、 ２０７Ｌ、２０７Ｒ：前方ボス、 ２０８Ｌ、２０８Ｒ：後方ボス、 ２０９Ｌ、２０９Ｒ：スイッチレバー、 ２１１Ｌ、２１１Ｒ：レバー押え部、 ２１３：凹部、 ２１５：支柱部、 ２１７：無線信号受信部、 ２２１：操作部

Claims (5)

1. 走行可能な筐体と、
   走行時に障害物を検出する障害物検出部と、
   前記筐体を走行させる駆動部と、
   前記障害物検出部による障害物の検出に応答して前記筐体がその障害物を回避して走行するように前記駆動部を制御する走行制御部とを備え、
   前記走行制御部は、障害物が検出されない状態の走行が予め定められた期間または距離を超えて継続したことを条件に前記筐体を左側または右側へ進路変更させかつ前記条件に基づく進路変更を繰り返すときは同方向のみへの進路変更を繰り返さないように制御することを特徴とする自走式電子機器。
2. 前記走行制御部は、前記筐体をホームポジションから走行させてホームポジションに帰還させる間に検出された障害物の間隔に基づいて前記期間または距離を決定および／または変更する請求項１に記載の自走式電子機器。
3. 予め複数個用意された前記期間または距離のユーザによる選択を受付ける選択部をさらに備え、
   前記走行制御部は、障害物が検出されずに選択された期間または距離の走行が継続した場合、前記筐体の進路変更を行うように制御する請求項１または２に記載の自走式電子機器。
4. 前記走行制御部は、障害物が検出されずに前記期間または距離の走行が継続して進路変更を行う場合、直前の進路変更が右折であれば左折を、左折であれば右折を行うように制御する請求項１〜３の何れか一つに記載の自走式電子機器。
5. 前記走行制御部は、障害物が検出されずに前記期間または距離の走行が継続して進路変更を行う場合、後退の後に右折または左折を行うように制御する請求項１〜４の何れか一つに記載の自走式電子機器。