JP2017038894A

JP2017038894A - 掃除ロボット

Info

Publication number: JP2017038894A
Application number: JP2015164307A
Authority: JP
Inventors: 宮崎　浩; Hiroshi Miyazaki; 浩宮崎
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2015-08-23
Filing date: 2015-08-23
Publication date: 2017-02-23

Abstract

【課題】暗い場所であっても適切に掃除を実行可能な掃除ロボットを提供する。
【解決手段】画像を撮像する撮像部と、周囲の明るさを検出する明るさセンサと、照明装置を無線で点灯する通信部と、前記画像に基づいて移動内容を決定するとともに、前記明るさが所定の明るさより暗いときに前記照明装置を点灯させるよう前記通信部を制御する制御部と、前記移動内容に基づいて移動しながら掃除をする駆動部と、を備えるロボットを採用する。
【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、例えば自動的に部屋を掃除する掃除ロボット（以下、掃除用ロボット、ともいう）などに関する。

例えば、近年、掃除ロボットが普及してきている。このような掃除ロボットでは、掃除ロボットが掃除する場所の状況を把握するため、センサーを利用して掃除する場所のマップを予め生成することがある。このような技術に関連して、特許文献１及び特許文献２には、掃除ロボットを利用して警報システムについて開示されている。

特開２０１４−１５３９７２号公報特開２０１４−１４２７４２号公報

しかしながら、従来の掃除ロボットでは、掃除する場所のマップを生成するためのセンサーとしてカメラを利用しようとしたとき、掃除する場所が暗い場合には適切な掃除場所のマッピングをすることができなかった。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
画像を撮像する撮像部（カメラ１２）と、
周囲の明るさを検出する明るさセンサ（カメラ１２）と、
照明装置を無線で点灯する通信部（通信部１３または赤外線送信部１５）と、
前記画像に基づいて移動内容を決定するとともに、前記明るさが所定の明るさより暗いときに前記照明装置を点灯させるよう前記通信部を制御する制御部（１１）と、
前記移動内容に基づいて移動しながら掃除をする駆動部（１４）と、を備える
ロボット（例えば、掃除用ロボット）である。

上記構成のロボットによれば、周囲が暗いときには自動的に照明装置を点灯させることが可能となるので、掃除場所が暗い場合であっても適切にマッピングを行いながら掃除を行うことが可能となる。

上記ロボットにおいて、好ましくは、
前記明るさセンサは、前記画像に基づいて周囲の明るさを検出する。

上記構成のロボットによれば、撮像部が明るさセンサとしての機能を兼ね備える構成とすることができ、撮像部と別構成の明るさセンサを備える必要がなくなる。これにより、より低コストのロボットを提供することなどが可能となる。

上記ロボットにおいて、好ましくは、
前記通信部はさらに、外部の撮像装置により撮像された追加画像を受信し、
前記制御部は、前記画像及び前記追加画像に基づいて前記移動内容を決定する。

上記構成のロボットによれば、例えばロボットが掃除ロボットの場合、掃除ロボットが備える撮像部では視野が遮られるなどの理由から掃除場所のマッピングが困難であった場合でも、外部の撮像装置により撮像された追加画像を利用することで、適切な掃除場所のマッピングを行うことが可能となる。また、掃除ロボットの撮像部だけの画像による場合と比較して、より効果的な掃除場所のマッピングを行うことなどが可能となる。

上記ロボットにおいて、好ましくは、
前記通信部はさらに、前記照明装置を無線で消灯可能であり、
前記制御部は、画像を撮像後に前記照明装置を消灯させるよう前記通信部を制御する。

上記構成のロボットによれば、例えばロボットが掃除ロボットの場合、照明装置を自動的に点灯及び消灯することが可能であるため、掃除場所の照明を点灯したままにすることなく、暗い掃除場所のマッピング及び掃除を行うことが可能となる。これにより、全体的な消費電力を削減することが可能となる。

掃除ロボットを含むシステムの構成例を示す図。掃除ロボットによる掃除動作の具体例を示すフローチャート。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
（１）掃除ロボットを含むシステムの構成例
（２）掃除ロボットの動作例
２．補足事項

＜１．実施形態＞
本実施形態の掃除ロボットは、掃除場所が暗い場合に、外部の照明装置を点灯させてから掃除場所の撮像を行って掃除場所のマッピングを行っている点に特徴がある。以下、本実施形態の掃除ロボットについて、図面を参照しながら具体的に説明する。

＜（１）掃除ロボットを含むシステムの構成例＞
図１は、本実施形態の掃除ロボットを含むシステムの構成例を示す図である。図１に示されるように、本実施形態のシステムでは、掃除ロボット１、照明装置２、照明装置３、防犯カメラ４、及びポータブルゲーム機５を含む。以下、各構成について具体的に説明する。

＜掃除ロボット１＞
掃除ロボット１は、図１に示されるように、制御部１１、カメラ１２、通信部１３、駆動部１４、及び赤外線送信部１５を含んで構成される。なお、これらの構成は、本実施形態の掃除ロボットの構成の一部であり、これ以外の構成を含んでもよい。また、掃除ロボット１は、掃除のみを実行可能なロボットである必要はなく、本実施形態で説明する掃除機能を備えるあらゆる装置を含む。

＜カメラ１２＞
カメラ１２は、撮像素子及びレンズなどの構成を備えており、所定方向の画像を撮像して制御部１１に出力するよう構成される。また、カメラ１２は、撮像した周囲の画像に基づいて、周囲の明るさを検出して制御部１１に出力する。カメラ１２は、本発明における撮像部及び明るさセンサに該当する。なお、カメラ１２は、単に画像を取得して制御部１１に出力するだけで、明るさの判定は制御部１１が行ってもよい。また、掃除ロボット１が備えるカメラ１２は必ずしも１つである必要はなく、複数方向の画像を取得可能な複数のカメラを備える構成であってもよい。

＜通信部１３＞
通信部１３は、制御部１１の制御のより照明装置２、防犯カメラ４、またはポータブルゲーム機５と無線で通信可能に構成される。より具体的には、通信部１３は、制御部１１の指示に基づき、照明装置２の通信部２３に対して照明を点灯または消灯させる信号を送信する。また、通信部１３は、制御部１１の指示に基づき、防犯カメラ４の通信部４３またはポータブルゲーム機５の通信部５３に対して、掃除場所の画像を取得して送信するよう要求し、この要求に応答して送信されてきた画像を受信して制御部１１に出力する。通信部１３は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、または無線ＬＡＮなどで無線通信を行うが、これらの通信方法に限定されるものではない。

＜駆動部１４＞
駆動部１４は、制御部１１の制御によりモータなどを駆動して掃除ロボット１を移動させながら、ほこりの吸引などを行い、これにより掃除場所の掃除を行う。特に本実施形態の掃除ロボット１では、駆動部１４は、制御部１１により指示される、マッピング結果に沿った移動内容に基づいて自動的に移動しながら掃除を行う。

＜赤外線送信部１５＞
赤外線送信部１５は、制御部１１の制御により、赤外線通信を実行可能な照明装置３に対して赤外線の信号を送信するよう構成される。より具体的には、赤外線送信部１５は、照明装置３の赤外線受信部３５に対して、照明を点灯または消灯させる信号を赤外線で送信する。

＜制御部１１＞
制御部１１は、掃除ロボット１の各構成を制御するよう構成される。特に本実施形態では、制御部１１は、カメラ１２により検出された掃除場所の明るさが暗く、そのため、カメラ１２により掃除場所のマッピングをするための十分な明るさの画像を取得できないと判断したときに、通信部１３または赤外線送信部１５を介して、掃除場所に配置された照明装置２または照明装置３の照明を点灯させるような制御を行う。そして、制御部１１は、取得された十分な明るさの画像に基づいて掃除場所のマッピングを行い、マッピング結果に基づいて掃除を実行するよう駆動部１４を制御する。

また、制御部１１は、掃除場所に制御可能な他のカメラが存在する場合、これらのカメラにより撮像された画像を追加画像として利用して、掃除場所のマッピングを行うことができる。本実施形態では、掃除場所には、いずれもカメラを備える防犯カメラ４及びポータブルゲーム機５が存在しているため、制御部１１は、防犯カメラ４及びポータブルゲーム機５により撮像された画像を、掃除場所のマッピングに利用する。なお、これらの外部の撮像装置により撮像された画像（追加画像）の利用は、本発明の必須条件ではない。

＜照明装置２＞
照明装置２は、図１に示されるように、通信部２３及び照明２６を含んで構成される。照明装置２は、一般的に部屋に配置される蛍光灯やＬＥＤ照明などを含むが、これらに限定される必要はない。また、照明装置２は、赤外線以外の通信手段を備えることを想定している。

＜通信部２３＞
通信部２３は、掃除ロボット１と無線で通信し、掃除ロボット１から照明２６を点灯または消灯することを指示する信号を受信し、受信した点灯指示または消灯指示に従って照明２６を点灯または消灯するよう構成される。照明装置２は、掃除ロボット１以外の装置（例えばリモコン）などから送信される点灯または消灯を指示する信号をさらに受信可能であってもよい。

＜照明２６＞
照明２６は、蛍光灯またはＬＥＤ照明などであって、通信部２３が受信した信号に応じて点灯または消灯するよう構成される。照明２６は、単に点灯または消灯するのみではなく、その明るさを調光する機能を備えてもよい。

＜照明装置３＞
照明装置３は、図１に示されるように、赤外線受信部３５、及び照明３６を含んで構成される。照明装置３は、照明装置２と略同様の構成であるが、通信部２３が赤外線受信部３５に置き換えられている点で相違し、照明２６と照明３６とは同様の機能を備えるため、照明３６の説明は省略する。

＜赤外線受信部３５＞
赤外線受信部３５は、掃除ロボット１と赤外線で無線通信し、掃除ロボット１から照明３６を点灯または消灯することを指示する信号を受信し、受信した点灯指示または消灯指示に従って照明３６を点灯または消灯するよう構成される。照明装置３は、掃除ロボット１以外の装置（例えば赤外線リモコン）などから送信される点灯または消灯を指示する信号をさらに受信可能であってもよい。

＜防犯カメラ４＞
防犯カメラ４は、図１に示されるように、制御部４１、カメラ４２、及び通信部４３を含んで構成される。防犯カメラ４は、例えば掃除場所の部屋の天井に固定されて配置されており、天井から部屋全体を俯瞰的に撮像できるようになっている。防犯カメラ４は、常時電源が供給され動作している状態となっている。

＜ポータブルゲーム機５＞
ポータブルゲーム機５は、図１に示されるように、制御部５１、カメラ５２、及び通信部５３を含んで構成される。ポータブルゲーム機５が備える各構成は、本実施形態における特徴を説明する範囲では防犯カメラ４の各構成と同様の機能を備える。ポータブルゲーム機５は、例えば部屋のいずれかの場所に配置されており、掃除ロボット１から画像を取得して送信することを要求する信号を受信することで起動する。なお、防犯カメラ４及びポータブルゲーム機５は、本発明における外部撮像装置の一例である。

＜カメラ４２、５２＞
カメラ４２及び５２は、掃除ロボット１からの要求に従って、制御部４１または５１の制御により、掃除場所の画像を撮像して制御部４１または５１に出力するよう構成される。カメラ４２及び５２は、撮像素子及びレンズなどを備える。

＜通信部４３、５３＞
通信部４３及び５３は、掃除ロボット１の通信部１３と無線で通信可能に構成される。通信部４３及び５３は、掃除ロボット１の通信部１３から、掃除場所の画像を取得して送信することを要求する信号を受信して制御部４１または５１に出力する。また、通信部４３及び５３は、このようにして取得された画像を掃除ロボット１に対して送信する。

＜制御部４１、５１＞
制御部４１及び５１は、通信部４３または５３を介して受信した、掃除ロボット１からの要求に応じて掃除場所の画像を取得して送信するため、カメラ４２及び５２により掃除場所の画像を取得し、通信部４３または５３を介してこの画像を掃除ロボット１に送信する。

＜（２）掃除ロボットの動作例＞
ここで、上記のような構成を備える本実施形態の掃除ロボットの動作例について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態の掃除ロボットの動作例を示すフローチャートである。

＜Ｓ１００〜Ｓ１１０＞
ユーザにより予め設定された条件に基づき掃除ロボット１が掃除の動作を開始すると（Ｓ１００）、掃除ロボット１の制御部１１は、カメラ１２により掃除場所の画像を取得させる（Ｓ１１０）。カメラ１２は、制御部１１の指示により掃除場所を撮像して画像を取得し、これにより掃除場所の明るさを検出して制御部１１に出力する。

＜Ｓ１２０＞
制御部１１は、カメラ１２により検出された周囲の明るさの情報に基づき、掃除場所がカメラ１２により十分な明るさで画像を取得できる明るさであるか否かを判定する（Ｓ１２０）。より具体的には、カメラ１２の検出結果により示される明るさの情報が、予め設定された明るさよりも明るいか否かを判定する。

＜Ｓ１５１＞
掃除場所がカメラを使用可能な程度に明るいと判定された場合（Ｓ１２０でＹ）、制御部１１はカメラ１２により撮像された掃除場所の画像に基づいて掃除場所のマッピングを実行する（Ｓ１５１）。マッピングでは、掃除ロボット１がどのようなルートで移動しながら掃除を行うかが決定される。

このとき、制御部１１は、必要に応じて防犯カメラ４またはポータブルゲーム機５から、掃除場所の画像を取得して、より適切な掃除場所のマッピングを行うことができる。この場合、制御部１１は、通信部１３を介して、防犯カメラ４またはポータブルゲーム機５の通信部４３または５３に対して、掃除場所の画像を取得して送信するよう要求する。この要求を通信部４３または５３を介して受信した、防犯カメラ４またはポータブルゲーム機５の制御部４１または５１は、カメラ４２または５２により掃除場所の画像を撮像する。そして、防犯カメラ４またはポータブルゲーム機５の制御部４１または５１は、撮像された画像を通信部４３または５３を介して掃除ロボット１に対して送信する。掃除ロボット１の制御部１１は、送信された画像を、通信部１３を介して受信し、掃除ロボット１のカメラ１２で取得された画像に加え、防犯カメラ４またはポータブルゲーム機５で取得された画像を利用して掃除場所のマッピングを行う。このような掃除場所のマッピングを行うと、より効率的な移動ルートなどを決定することなどが可能となる。

＜Ｓ１３０＞
一方で、掃除場所がカメラを使用可能な程度の明るさではないと判定された場合（Ｓ１２０でＮ）、制御部１１は、カメラを使用可能な程度の明るさにするために照明を点灯させる（Ｓ１３０）。すなわち、制御部１１は、通信部１３を介して照明装置２の通信部２３に対して点灯指示を送信し、または赤外線送信部１５を介して照明装置３の赤外線受信部３５に対して点灯指示を送信する。点灯指示を受信した照明装置２または照明装置３では、この点灯指示に応答して照明２６または３６を点灯させる。これにより、掃除場所が明るくない、カメラ１２により適切な明るさでの画像を取得可能な状態となる。

＜Ｓ１４０＞
上記処理により、掃除場所が明るくなったら、制御部１１はカメラ１２を動作させて改めて掃除場所の画像を取得する（Ｓ１４０）。

＜Ｓ１５０＞
次に、制御部１１は、取得された画像に基づいて掃除場所のマッピングを行う（Ｓ１５０）。掃除場所のマッピングは、掃除場所が明るいときにＳ１５１で行われた処理と同様であるため、その説明を省略する。もちろん、必要に応じて防犯カメラ４またはポータブルゲーム機５により撮像された画像を利用してもよい。

＜Ｓ１６０＞
掃除場所のマッピングが終了したら、制御部１１は、掃除場所の照明を消灯させる（Ｓ１６０）。すなわち、制御部１１は、通信部１３を介して照明装置２の通信部２３に対して消灯指示を送信し、または赤外線送信部１５を介して照明装置３の赤外線受信部３５に対して消灯指示を送信する。消灯指示を受信した照明装置２または照明装置３では、この消灯指示に応答して照明２６または３６を消灯させる。これにより、マッピングのための画像を取得するために点灯させた照明を消灯させ、必要以上の消費電力の増加を抑制することができる。

なお、掃除ロボット１が、明るい状態で掃除を実行することを前提とした構成となっている場合は、掃除ロボット１は、掃除が完了した後に照明の消灯を行う。また、照明の消灯は必ずしも掃除場所のマッピングが完了した後に行われる必要はなく、掃除場所のマッピング前、またはマッピングと並行して照明の消灯が行われてもよい。

＜Ｓ１７０〜Ｓ１８０＞
Ｓ１６０またはＳ１５１の処理が終了したら、掃除場所のマッピングに関する情報に沿って掃除を行うため、制御部１１は駆動部１４を駆動して掃除場所の掃除を実行させ（Ｓ１７０）、掃除が完了したら掃除ロボットはその動作を終了する（Ｓ１８０）。

以上のような動作を可能な本実施形態の掃除ロボット、または掃除ロボットを含むシステムによれば、掃除場所が暗い場合であっても、掃除ロボットが自動的に照明装置を点灯させることが可能であるため、適切に掃除場所のマッピングを行って掃除を行うことが可能となる。これにより、例えば、ユーザが不在の夜に掃除を行ったり、または常に明るさが十分でない場所を掃除するような場合であっても、掃除ロボットが自動的に照明を点灯及び消灯させながら掃除を行うことが可能となる。

また、本実施形態の掃除ロボット、または掃除ロボットを含むシステムによれば、掃除ロボットが備えるカメラ以外のカメラで撮像された画像を追加画像として利用して、掃除場所のマッピングを行うことが可能となる。これにより、より適切な掃除ルートの決定などが可能となり、より効果的な掃除を実行可能となる。この場合、消費電力をさらに低減させることなども可能となる。

なお、上記のように掃除ロボット１が備えるカメラ１２とは異なるカメラ（防犯カメラ４のカメラ４２またはポータブルゲーム機５のカメラ５２）の画像を利用して掃除場所のマッピングを行う場合、掃除ロボット１が備えるカメラ１２により取得された画像は必ずしも使われなくてもよい。この場合、掃除ロボット１はカメラ１２を備えなくてもよい。ただし、掃除ロボット１の視点から撮像された画像を利用することは特に効果的であるため、掃除ロボット１のカメラ１２により取得された画像を利用することが好ましい。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。また、本発明の実施形態についての具体的な説明では、本発明のロボットとして掃除ロボットの例を挙げたが、本発明のロボットは掃除用ロボット以外にも（例えば、コンテナ運搬ロボットなど）適用可能である。

上記実施形態では、掃除ロボット１が備えるカメラ１２以外の外部撮像装置の例として、防犯カメラ４及びポータブルゲーム機５を挙げたが、外部撮像装置はこれらに限定されるものではない。すなわち、防犯カメラ４またはポータブルゲーム機５以外のカメラを備える構成を、外部撮像装置として利用してもよい。また、例えば、照明装置がカメラを備えるような構成としてもよい。

また、上記実施形態では、掃除に先立って掃除場所のマッピングを行う例について説明したが、必ずしもマッピングを行う構成が前提となっているわけではなく、マッピングを行うことなく掃除を実行することも可能である。この場合、掃除の実行中には照明装置を点灯したままにし、カメラ１２により取得された画像を都度確認しながら制御部１１が移動方向を決定することとなる。ただし、効率的な掃除を実行するために、掃除場所のマッピングを行うことが好ましい。

本発明は、掃除ロボットなどとして好適に適用される。

１…掃除ロボット
１１…制御部
１２…カメラ
１３…通信部
１４…駆動部
１５…赤外線送信部
２…照明装置
２３…通信部
２６…照明
３…照明装置
３５…赤外線受信部
３６…照明
４…防犯カメラ
４１…制御部
４２…カメラ
４３…通信部
５…ポータブルゲーム機
５１…制御部
５２…カメラ
５３…通信部

Claims

画像を撮像する撮像部と、
周囲の明るさを検出する明るさセンサと、
照明装置を無線で点灯する通信部と、
前記画像に基づいて移動内容を決定するとともに、前記明るさが所定の明るさより暗いときに前記照明装置を点灯させるよう前記通信部を制御する制御部と、
前記移動内容に基づいて移動しながら掃除をする駆動部と、を備える
ロボット。
前記明るさセンサは、前記画像に基づいて周囲の明るさを検出する
請求項１に記載のロボット。
前記通信部はさらに、外部の撮像装置により撮像された追加画像を受信し、
前記制御部は、前記画像及び前記追加画像に基づいて前記移動内容を決定する、
請求項１または請求項２に記載のロボット。
前記通信部はさらに、前記照明装置を無線で消灯可能であり、
前記制御部は、画像を撮像後に前記照明装置を消灯させるよう前記通信部を制御する、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロボット。
掃除用ロボットである、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロボット。