JP2019201754A - 自律走行型掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】隅部の掃除性能を高めた自律走行型掃除機を提供する。【解決手段】左駆動輪と、右駆動輪と、左駆動輪及び右駆動輪より前方に位置するサイドブラシと、左駆動輪を回転させる左走行モータと、右駆動輪を回転させる右走行モータと、障害物検知センサと、を備える自律走行型掃除機であって、第１壁と第２壁とが形成する隅部を認識すると、左右に振れながら該隅部に近付いていくにじり寄り動作を実行する。【選択図】図９

Description

本発明は、自律走行型掃除機に関する。

自律走行型掃除機は、動力源として充電池を搭載し、回転ブラシを用いて塵埃を掻き込み、吸引ファンで吸引して掃除を行いつつ、制御装置で、２個の駆動輪を駆動する各々個別の走行モータを制御して、掃除のやり残しをしやすい２方向に伸びた障害物の隅部、例えば交差する２つの壁等によってできる隅部の掃除手段が提案されている。本明細書ではこのような隅部を形成する障害物や壁をまとめて単に「壁」と呼称する。

特許文献１は、「筐体が部屋の第１の壁に沿って進行し、第１の壁と第２の壁とが形成する隅に到達した時、一旦進行を停止し、筐体を複数回、往復旋回させた後、第２の壁に沿って進行を再開する」ものを開示している。

特開２０１７−１５３５５０号公報

特許文献１は、隅に到達したとき、筐体を停止し往復旋回させることで、隅までサイドブラシの先端を届くようにしている。停止の際は制動制御が必要であると考えられるところ、その直前の速度や床の材質により制動距離が異なるため、第２の壁から離れ過ぎたり近付き過ぎたりした状態で旋回する場合もある。離れ過ぎていた場合は、往復旋回してもサイドブラシが隅部に届かない。近付き過ぎていた場合は、サイドブラシの刷毛が第２の壁に接触してたわみ、隅のゴミを効果的にかき出せない。

そこで、本発明は容易な制御により、より確実に隅部及び隅部近傍を掃除することができる自律走行型掃除機を提供する。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、
左駆動輪と、
右駆動輪と、
前記左駆動輪及び前記右駆動輪より前方に位置するサイドブラシと、
前記左駆動輪を回転させる左走行モータと、
前記右駆動輪を回転させる右走行モータと、
障害物検知センサと、を備える自律走行型掃除機であって、
第１壁と第２壁とが形成する隅部を認識すると、左右に振れながら該隅部に近付いていくにじり寄り動作を実行することを特徴とする。

本発明によれば、隅部近傍及び隅部の掃除をより好適に行うことができる。

実施形態１の自律走行型掃除機を左前方から見た斜視図。 実施形態１の自律走行型掃除機の下面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 実施形態１の自律走行型掃除機のバンパシェードを外したバンパ内部構成を示す斜視図。 実施形態１の自律走行型掃除機の制御装置、及び制御装置に接続される機器を示す構成図。 実施形態１の反射走行パターンの走行軌跡 実施形態１の平行走行パターンの走行軌跡 実施形態１の壁際走行パターンの走行軌跡 実施形態１の隅部掃除時の動作を示す全体イメージ図 実施形態１の旋回動作に移る前後の車輪速度の遷移図 実施形態１の自律走行型掃除機の走行制御を示したフローチャート 実施形態２の自律走行型掃除機の走行制御を示したフローチャート 実施形態２の走行環境及び走行方式の一例 実施形態２の隅部を検知した後の走行動作の一例

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立している必要はなく、例えば、一の構成要素が複数の部材からなること、複数の構成要素が一の部材からなること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが互いに重複していること、を許容する。また、本明細書に開示される技術的思想は本発明のみに必ずしも限られず、文脈上又は技術上支障のない範囲において構成要素の追加、削除または置換を行うことができる。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態に係る自律走行型掃除機を左前方から見た斜視図である。自律走行型掃除機Ｓが通常進行する向きを前方、鉛直上向きを上方、駆動輪３，４が対向する方向であって駆動輪３側を右方、駆動輪４側を左方とする（図２参照）。すなわち図１等に示すように前後、上下、左右方向を定義する。

図２は、自律走行型掃除機の下面図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図４は、自律走行型掃除機のバンパシェード２ｃを外したバンパ内部構成を示す斜視図である。図５は、自律走行型掃除機の制御装置、及び制御装置に接続される機器を示す構成図である。自律走行型掃除機Ｓは、所定の掃除領域（例えば、部屋の床面Ｙ）を自律的に移動しながら自動的に掃除する電気機器である。

自律走行型掃除機Ｓは、本体ケース１と、本体ケース１の外側を覆うバンパ２、下部の一対の駆動輪３，４および補助輪５、床面を清掃可能な回転ブラシ６とサイドブラシ８を備えている。

駆動輪３，４は、駆動輪３，４自体が回転することで自律走行型掃除機Ｓを前進、後退、旋回させるための車輪である。駆動輪３，４は、左右両側に配置され、それぞれ走行モータ３ｍ，４ｍ（図５参照）および減速機で構成される車輪ユニット（図示せず）により回転駆動される。

回転ブラシ６は、自律走行型掃除機Ｓの駆動輪３，４に対して後方に設けられている。回転ブラシ６は、回転ブラシモータ６ｍ（図５参照）で回転駆動される。

サイドブラシ８ａ，８ｂは、自律走行型掃除機Ｓの前方側、左右方向の外側に設けられており、図２の矢印α１のように、自律走行型掃除機Ｓの前方外側の領域を、左右方向外側から内側に向かう方向に掃引するよう回転して、床面上の塵埃を中央の回転ブラシ６（図２参照）側に集める。なお、サイドブラシ８ａ，８ｂは、それぞれサイドブラシモータ８ａｍ，８ｂｍ（図５参照）で回転駆動される。本実施形態ではサイドブラシは左右２つ設けているが、右側、左側のどちらか片方だけでもよい。

充電池９は、例えば、充電することで再利用可能な二次電池であり、電池収容部１ｓ１に収容されている。充電池９は自律走行型掃除機Ｓの左右方向に亘って配置されている。

充電池９からの電力は、制御装置１０、表示パネル１７や走行モータ（３ｍ，４ｍ）等の各種モータに供給される。

自律走行型掃除機Ｓは、制御装置１０により統括的に制御される。図５に示す制御装置１０は、例えばマイコン（Microcomputer）と周辺回路とが基板に実装され、構成される。マイコンは、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することで各種処理が実現される。周辺回路は、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換器、各種モータの駆動回路、センサ駆動回路、充電池９の充電回路等を有している。

床面用測距センサ２２は、床面までの距離を計測する赤外線を用いた測距センサであり、下ケース１ｓの下面前後左右４か所（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）に設置されている。床面用測距センサ２２によって階段等の大きな段差を検知することで、自律走行型掃除機Ｓの落下を抑制できる。。

バンパ２は壁等の障害物に衝突した際に外部から作用する力に応じて前後、左右方向に移動可能に設置されている。バンパ２は本体ケース１の外周を覆うような中空の略円筒形状のバンパフレーム２ａと、バンパ２の下端部でバンパ２側面全周又は略全周に設けられたバンパ縁部２ｂと、バンパ２の前面から左右側面かけて設けらたバンパシェード２ｃで構成される。バンパシェード２ｃは光を透過させる樹脂又はガラスで形成されている。

このようなバンパ２は左右一対のバンパばね（図示省略）によって本体ケース１に対して外向きに付勢されている。バンパ２の移動（つまり、障害物との接触）は、下ケース１ｓに固定されたバンパセンサ１９（図５参照）によって検知される。バンパセンサ１９は例えばフォトカプラであり、バンパ２の後退でセンサ光が遮られ、この変化に応じた検知信号が制御装置１０に出力される。制御装置１０は駆動輪３，４を制御し、自律走行型掃除機Ｓを後退させた後、進行方向を転換させ、障害物から遠ざける。

測距センサ２１は、障害物までの距離を検出するための赤外線センサである。測距センサ２１は、赤外線を発光させる発光部（図示せず）と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部（図示せず）とを有している。この受光部によって検出される反射光に基づいて、障害物までの距離が算出される。

測距センサ２１は前面から側面にかけて、例えば計７つ（２１ａ〜２１ｇ）設けされており、バンパシェード２ｃとバンパフレーム２ａの間で、バンパフレーム２ａに固定されている。なお、バンパシェード２ｃのうち少なくとも測距センサ２１の近傍は、赤外線のみを透過させる樹脂又はガラスで形成されてあり、紫外線や可視光が受光部に入り込んで、障害物までの距離を誤認識することを抑制する。

このような構成の自律走行型掃除機Ｓは主に部屋の中で使用され、人に代わってその部屋を自動で掃除する。自律走行しながら床の上の埃やごみを回転ブラシ６でかき込むと同時に吸引ファンで吸引し、自律走行型掃除機Ｓの吸口部１４から集塵ケース１２へ回収していく。このときサイドブラシ８ａ，８ｂを内側に向けて回転させることで吸口部１４より外側にある埃やごみを吸口部１４の前へと移動させることができ、より多くの埃やごみを回収できる。

自律走行の様子を図６〜８に示す。図６〜８は部屋を上方から示す図であり、部屋の右上には棚５５、左側の略中央にはソファー５６が配置されている。これら棚５５、ソファー５６は自律走行型掃除機Ｓにとっては障害物となる。また、図中の点線は自律走行型掃除機Ｓの走行軌跡を示している。

図６は壁や障害物に接触もしくは接近すると進行方向を変えながら掃除する反射走行パターンを示している。この走行パターンは部屋全体を掃除させるときに適した走行パターンである。壁や障害物は測距センサ２１やバンパセンサ１９で検出され、接触、または所定の距離以下まで近づいたら、それらから遠ざかるように走行モータ３ｍ，４ｍを制御する。具体的には壁や障害物が検出されたら、走行モータ３ｍ，４ｍを停止させた後、走行モータ３ｍ，４ｍを互いに逆方向に回転させることで、本体をその場で回転させ、方向転換する。方向転換させる角度は障害物の大きさ、および本体からの位置などによって異ならせるとともに、無作為的にも変化させている。方向転換後は前進させ、再び壁や障害物が検出されたら同様に走行モータ３ｍ，４ｍを制御して方向転換させる。

図７は壁や障害物に接触もしくは接近すると進行方向を平行に移動させながら掃除する平行走行パターンを示している。この走行パターンも部屋全体を掃除させるときに適した走行パターンである。測距センサ２１やバンパセンサ１９で壁や障害物を検出したら、走行モータ３ｍ，４ｍを停止させた後、走行モータ３ｍ，４ｍを互いに逆方向に回転させ、本体をその場で約９０度回転させる。その後、吸口部１４の幅分程度の距離を前進させたら停止させ、本体をその場でさらに約９０度回転させる。この動作により壁や障害物を検知する前とくらべると吸口部１４の幅だけ横にずれた位置に移動し、進行方向が反対を向いた状態になる。この状態から再び前進させ、壁や障害物が検出されたら同様に走行モータ３ｍ，４ｍを制御して方向転換させ、部屋の中を規則的に平行に掃除する。

図８は部屋の壁際を掃除させるときの走行軌跡を示し、壁や障害物に沿って掃除する壁際走行パターンを示している。本体の側面を壁もしくは障害物から１５ｍｍ程度離れて隣接させた状態を維持しながら走行させる。この走行パターンでは、本体を前進させるとともに、測距センサ２１により壁や障害物までの距離が一定になるように走行モータ３ｍ，４ｍを制御する。

具体的に、壁際を右回りに走行している場合を想定して説明する。まず、測距センサ２１やバンパセンサ１９により壁を検知したら走行モータ３ｍ，４ｍを停止させて、壁近傍に本体を位置させる。その後、走行モータ３ｍ，４ｍを互いに逆方向に回転させ、本体を略その場で回転させる(超信地旋回)。このとき、本体の一側面側、例えば本体左側面の測距センサ２１aが壁を検知できる状態まで回転させ、本体の左側面が壁に隣接する状態にする。その後、走行モータ３ｍ，４ｍの両方を前進方向に回転させ、前進させる。このとき測距センサ２１ａが所定の値になるように（壁からの距離が所定になるように）走行モータ３ｍ，４ｍの速度をそれぞれ調整しながら前進させる。具体的には、測距センサ２１ａの値が所定の値より大きい場合は、本体が壁から遠ざかっているため、右側の走行モータ３ｍを左側の走行モータ４ｍより速く回転させ、本体が左前に進むようにして壁に近づける。逆に、測距センサ２１ａの値が所定の値より小さい場合は、本体が壁に近づいているため左側の走行モータ４ｍを右側の走行モータ３ｍより速く回転させ、本体を右前に進むようにして壁から遠ざけるようにする。

本体と壁との距離が或る程度近いほうが壁際の掃除性能を向上できるので、右側の走行モータ３ｍの回転速度を速くするのはごく短時間とするのが好ましい。また、壁際走行中の本体の向きを変えるとき、左右の走行モータ３ｍ，４ｍのうち、進路を向かせたい側の駆動輪３，４に対応する走行モータを、他方の駆動輪３，４に対応する走行モータよりも遅くすればよい。このような制御により、本体の向きを時々刻々右前、左前へと向きを変えながら前進し、壁際に沿った走行が可能となる。

自律走行型掃除機には反射走行パターンまたは平行走行パターンのうち、少なくとも一つの走行パターン、および、壁際走行パターンの少なくとも２つの走行パターンが実行可能である。自律走行型掃除機は、壁際走行パターンを含む少なくとも２つの走行パターンを組み合わせた制御モードを行うことができる。

特許文献１は、筐体(本体)が第１の壁(側壁)に沿って進行し、第１の壁と第２の壁(前壁)とが形成する隅に到達した時、一旦進行を停止し、筐体を複数回、往復旋回させた後、第２の壁に沿って進行を再開させている。

しかし、側壁に沿って移動している間、正面に前壁を検知し、その壁の手前で本体を停止させようとすると、床の材質や走行の速度により、制動距離が異なる。そのため、本体が前壁から離れた場所に停止する場合と前壁に近すぎる場所に停止する場合とが生じることがある。このため、自律走行型掃除機における隅部の掃除性能を向上させるため、サイドブラシをより確実に隅部まで届かせる走行制御を提案する。

図９は、時計回りに壁際を走行している場合、隅部掃除時の走行動作を示す全体イメージ図である。
まず、図９（ａ）は側壁１００（本体側面に隣接した壁）に一定の距離を保つようにして、本体を移動させる壁際走行をしている様子を示す。このときは主に側面の測距センサ２１ａを用いて、側壁１００と本体との距離を略一定に保つように走行モータ３ｍ，４ｍを制御しながら前進させている。本体は、本体前方の壁（前壁）１０１に向かって進行(壁際走行)している。上述のように、壁際走行時に、側壁と一定の距離を保つように測距センサの検知値を監視して走行すると、本体は前進しつつも左右に振れる（本体の例えば前端位置が上面視で時計回り及び反時計回りに動く）。この振れ幅をＡｍ１とする。

また、左右に振れながら前方ににじり寄る動作開始の閾距離はＴｈ１、左右への振れ幅はＡｍ２である。また、図９中の矢印は自律走行型掃除機の走行軌跡や走行方向を示す。

前進中、本体側方の測距センサ２１ａにより側壁１００を監視すると同時に、本体前方の(１つ以上の)測距センサ２１ｃ、２１ｄ、２１ｅにより、前壁１０１までの距離を計測する。計測距離が閾距離Ｔｈ１になると、左右の走行モータ３ｍ，４ｍを減速又は停止させる。なお、測距センサは、壁までの距離を定量的に検知可能でもよいし、或る閾値より上か下かを区別するものでも良い。

閾値Ｔｈは、走行モータ３ｍ，４ｍの減速又は停止直後の状態で、サイドブラシが前壁１０１および隅部に届かない値に設定されることが好ましい。特に、床面の材質が比較的摩擦係数の小さいフローリングおよび滑らかに仕上げられた畳でも届かない値に設定されると好ましい。

図９（ｂ）は、本体が前壁１０１までの距離が閾距離Ｔｈ１以下であることを検知して走行モータ３ｍ，４ｍを減速又は停止させた状態を示す。この後、本体を左右に振りながら、前壁１０１ににじり寄る（壁際走行時の前進速度より低速で、かつ、壁際走行時の振れ幅Ａｍ１より大きい振れ幅Ａｍ２にする）。

好ましくは、この際、機敏な動作を実現すべく、一方向への旋回を行う時間を略一定にする。このとき、振れ幅（旋回角度）を大きくするためには、旋回半径を小さくすることが有効である。具体的には、左駆動輪の接地点での速度をｖＬ、右駆動輪の接地点での速度をｖＲ、駆動輪から本体中心までの距離をｄとすると、自律走行型掃除機の旋回半径Ｒ（障害物等に干渉されずに走行し続けた場合に描かれる円形の軌跡の半径）は数１で表される。

よって、数１中、自律走行型掃除機の前進速度に係る（ｖＲ＋ｖＬ）を減少させるか、自律走行型掃除機のその場回転速度に係る｜ｖＲ-ｖＬ｜（絶対値）を増加させることにより、旋回半径Ｒを減少できる。

実施形態１では、前進速度（ｖＲ＋ｖＬ）/２を壁際走行時より小さい値（但し、非零。すなわち、超信地旋回となるＲ＝０を除く。）にする一方、｜ｖＲ-ｖＬ｜を増加させることにより、旋回半径を小さくさせる。このようにすることで、左右への振れ幅Ａｍ２が大きくかつ前進速度が低速な「にじり寄り」を実現できる。なお、走行モータ３ｍ，４ｍの回転速度の差ｖＲ-ｖＬが正のとき左駆動輪側に振れ、負のとき右駆動輪側に振れる交互にｖＲ-ｖＬの符号を変えるように制御することで、本体を振ることができる。

このようにして、比較的隅部の遠方で本体を停止又は減速させ、その後、前壁１０１（隅部）に向けてにじり寄ることで、まず、サイドブラシの隅部に対する距離が遠距離から近距離に向かってゆっくりとしかし連続的に変化する。したがって、サイドブラシの隅部に対する距離の最適点に相当するところで少なくとも一時的に隅部を掃除できる。すなわち、サイドブラシの刷毛の先端から隅部までの距離が遠すぎず、また、近づき過ぎずにゴミをかき出しやすい適切な位置を通過することができ、より確実にサイドブラシ８ａ，８ｂを隅部に届かせることができる。また、振れ幅が大きいことから、隅部近傍を広くしっかり掃除できる。

また、このときのサイドブラシ８ａ，８ｂの回転速度は、壁際走行時又は反射走行時より速めるほうが望ましい。これにより、より塵埃を効率よくかき出すことができる。本実施例のサイドブラシ８ａ，８ｂのように、例えば３束に分けられた刷毛が放射状に略等間隔にブラシホルダー７ａ、７ｂに取り付けられている場合、前進中、刷毛が離間していることに起因して、サイドブラシが通過しなかった（掃除ができなかった）円環状の領域が生じ得る。円環状の領域を減らし、円環状領域の外径と内径の差が１ｃｍ以内になるように、サイドブラシ８ａ，８ｂの回転速度を速め、掃除のやり残しを抑制させる。

図１０（ａ）は、壁際走行(図９（ａ）)からにじり寄り動作(図９（ｂ）)に移る時刻ｔ１の前後それぞれにおける自律走行型掃除機の前進速度を示す図である。図中の横軸は時刻ｔ、縦軸は前進速度（ｖＲ＋ｖＬ）／２である。にじり寄り動作開始時の時刻をｔ１とする。にじり寄り動作を開始するまでには、前進速度を落とす。本実施形態ではにじり寄り動作開始直前から時刻ｔ１にかけて不連続に前進速度を落としているが、時刻ｔ１に向けて連続した減速にしてもよい。

図１０（ｂ）は、壁際走行(図９（ａ）)からにじり寄り動作(図９（ｂ）)に移る時刻ｔ１の前後それぞれにおける自律走行型掃除機の回転速度を示す図である。図中の横軸は時刻ｔ、縦軸は回転速度（ｖＲ-ｖＬ）である。にじり寄り動作の開始に伴い、回転速度（ｖＲ-ｖＬ）を大きくしている。よって、左右に大きく旋回することができ、ゴミをかき出しやすい適切な距離を取ることができる。

図９（ｃ）、（ｄ）は隅部に到達する際にサイドブラシ８ａ，８ｂを回転させながら、本体を左右に揺動する様子を示す。にじり寄り動作に続いて、略超信地旋回による揺動動作を行う。この揺動動作により、サイドブラシ８ａ，８ｂの位置を変化させ、より確実に隅部に届かせることができる。にじり寄り動作を終えた時点でのサイドブラシと隅部との位置関係は、サイドブラシによる清掃効率が好適な距離の範囲内に収めるように制御することが好ましいが、必ずしもその範囲内に収められるとは限らない。そのため、小刻みに本体を時計回りと反時計回りに交互に揺動させる。これにより、サイドブラシと隅部との位置関係が変化するので、好適な距離における掃除が少なくとも一部の時間帯で可能になるとともに、清掃範囲を広げることができる。

揺動の具体的な動きとしては、まず本体を隅部側（図９では左側）に例えば約３０度超信地旋回させ、その後時計回りに例えば約６０度超信地旋回させることで、左右に約３０度ずつ揺動させる。この揺動動作を約０．５秒周期で、１０往復程度行い、合計５秒程度行う。なお、上記揺動動作中もサイドブラシ８ａ，８ｂは壁際走行時よりも速く回転させる方が望ましく、より塵埃を効率よくかき出すことができる。

揺動動作後は、図９（ｅ）のように本体を左右に振りながら、前壁１０１から遠ざかるように後退する。これにより、隅部付近を再び掃除通過することができる。後退距離は特に限られないが、例えばＴｈ１にすることができる。

その後、図９（ｆ）のように進行方向が前壁１０１に略平行になるように、少なくとも側壁１００側（図９の例では左側）の測距センサ２１ａを監視しながら、本体を側壁側から前壁側に向かう方向に約９０度回転させる。サイドブラシ８ａ，８ｂは壁際走行と同様な速度に戻し、前壁１０１に対して壁際走行を継続する。

図１１は、本実施形態に係る自律走行型掃除機Ｓが壁際を走行している場合の隅部掃除の走行制御を示したフローチャートである。

上述のように、壁際走行を開始する（ステップＳ１）と、側方の測距センサ２１により側壁１００を監視し、側壁までの距離が一定になるように走行モータ３ｍ，４ｍを制御する。同時に、前方の測距センサ２１により、前壁１０１までの距離を計測する。

そして、計測した前壁までの距離が所定の閾距離Ｔｈ１になったかを判断し（ステップＳ２）、所定の閾距離Ｔｈ１になっていなければ、ステップＳ１の処理に戻り、壁際に沿う走行を継続する。閾距離Ｔｈ１になると、走行モータ３ｍ，４ｍの回転速度を変化させることにより、本体を左右へ旋回させながら、前壁或いは隅部ににじり寄る（ステップＳ３）。

前進中に、前方の測距センサ２１を監視し、測距センサ２１による検知距離が所定の値Ｖ以下になったかを検知し（ステップＳ４）、所定の値Ｖ以下になってなければ、ステップＳ３に戻り、左右へ旋回しながら、前進を継続する。所定の値Ｖ以下になると、所定の時間で、小刻みに本体を時計回りと反時計回りに交互に回転させる（ステップＳ５）。

その後、走行モータ３ｍ，４ｍの回転速度を変化させることにより、本体を左右へ旋回させながら、前壁或いは隅部から遠ざかる方向に後退する（ステップＳ６）。後退する際に、前方の測距センサ２１により、前壁１０１までの距離を計測する。計測した前壁までの距離が所定の閾距離Ｔｈ１になったかを判断し（ステップＳ７）、所定の閾距離Ｔｈ１になっていなければ、ステップＳ６の処理に戻り、後退を継続する。閾距離Ｔｈ１になると、進行方向が前壁１０１に略平行になるように本体を約９０度回転させる（ステップＳ８）。

続いて、先ほどの側面の測距センサ２１を用いて、前壁との距離を監視しながら、側面の測距センサ２１による検知値が一定を保つように、走行モータ３ｍ，４ｍを制御する（ステップＳ９）。

本実施形態では時計回りに壁際を走行したときの動作を示したが、反時計回りの場合は、主に右側面の測距センサ２１ｇを用いて壁際を走行するとともに、本体の回転方向を逆にして、右側のサイドブラシ８ｂにより隅部の掃除をさせることができる。

また、上記隅掃除制御に関して、必ずしも上記一連の動作である必要はなく、例えば、壁際走行から停止又は減速してから、図９（ｂ）のような前方にじり寄り、図９（ｃ）（ｄ）のような揺動、図９（ｅ）のような後方にじり離れの１つ、２つ、又は３つを任意の順番で行うことができる。その後、図９（ｆ）のように前壁１０１を新たな側壁とするよう方向転換するのが好ましいが、しなくてもよい。その場合、前壁１０１から例えば反射走行をすることができる。

また、本実施形態のように、図９（ｂ）、図９（ｃ）（ｄ）、図９（ｅ）に掲げた隅掃除は、壁際走行中または平行走行中に限って行われる必要はなく、反射走行中に隅部であると判断したときにも上記の隅部掃除動作を行ってもよい。また、例えば後述のように、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）を利用した地図等を参照しながら清掃する場合、隅部位置を記憶等しておき、隅部近傍に到達した場合に上記隅掃除を行うようにしてもよい。この場合、壁際走行図９（ａ）を行わずとも隅部を認識できるから、壁際走行を行わなくともよい。

以上のように本実施形態では、隅部の近傍からにじり寄ることで、刷毛の先端から隅部までの距離が長すぎず、短すぎず、ゴミをかき出しやすい適切な距離を取ることができ、より確実にサイドブラシ８ａ，８ｂを隅部に届かせることができる。さらに、隅部だけでなく、隅部近傍の壁際の掃除もできる。隅部近傍の掃除性能を向上させる。
＜実施形態２＞
本実施形態は、次の点を除き実施形態１と同様にできる。本実施形態は、自律走行型掃除機Ｓの本体に環境認識センサを設け、環境地図の作成及び自律走行型掃除機Ｓの自己位置の計算ができるようにする。本実施形態では、正面の中央水平方向にイメージセンサを設けたが、測距センサやバンパセンサ、レーザースキャナーやミリ波センサを用いても良い。正面水平に設置することにより、壁や隅部の検知が容易になる。自律走行型掃除機Ｓが走行する際に、制御装置１０を用いて、イメージセンサにより取得する画像の特徴の変化から地図を作成し、自律走行型掃除機Ｓの位置を計算する。

図１２は本実施形態の自律走行型掃除機Ｓの走行制御を示したフローチャートである。

まず、制御装置１０が利用者による動作指令を取得する（ステップＳ１０）と、制御装置１０から走行モータ３ｍ及び４ｍを駆動し、自律走行を行いながら、自己位置を推定する（ステップＳ１１）。自律走行型掃除機Ｓは、部屋をブロックごとに移動しようとする。図１３は自律走行型掃除機Ｓの走行環境の一例である。図１３には、走行ブロックの一例４０、自律走行型掃除機Ｓに接続すると充電池９を充電する充電台３０、部屋の壁５０、部屋５０の中に設けられるソファやテーブルなどの家具５１，５２、部屋の隅部６０が描かれている。自律走行型掃除機Ｓは、充電台３０からスタートして、例えばブロック４０に示すような走行方式で部屋を走行する。走行中、測距センサ２１（例えば赤外線センサ）を用い、障害物を回避する。

なお、走行中、隅部を認識し、隅部の位置を制御装置１０のメモリに記録する。隅部の認識手法としては、自律走行型掃除機Ｓ走行中に、測距センサ２１或いは、環境認識センサ２２のカメラを用いて、障害物を検知し、検知した障害物の幅が所定の閾値より大きい場合は、その障害物を壁と認識する。さらに、交差する二つの壁が形成した角を隅部とする。また、環境認識センサ２２のカメラにより取得した部屋の環境画像を画像処理することで、壁や隅部の特徴を検出し、認識しても良い。

続いて、本体を中心に所定半径の範囲内に、隅部があるかを制御装置１０により計算する（ステップＳ１２）。隅部がなければ、ステップＳ１１の処理に戻り、走行を継続する。

図１４は、隅部を検知した後、自律走行型掃除機Ｓの移動動作を示す図である。図１４には、第１壁（側壁）５０１、第２壁（前壁）５０２、隅部６０、隅部までの所定閾距離Ｔｈ２、自律走行型掃除機Ｓ、移動軌跡Ｔｒ１及びＴｒ２が描かれている。隅部があると、図１４中の移動軌跡Ｔｒ１に例示するように、その場で回転して隅部に進路変更し、前進して隅部に向かって移動する（ステップＳ１３）。移動する際に、測距センサ２１または、環境認識センサ２３により、隅部までの距離を計測する。計測した隅部までの距離が所定の閾距離Ｔｈ２以下になったかを判断し（ステップＳ１４）、所定の閾距離Ｔｈ２以下になっていなければ、ステップＳ１３の処理に戻り、隅部に向かう走行を継続する。閾距離Ｔｈ２になると、図１４の移動軌跡Ｔｒ２に例示するように、走行モータ３ｍ，４ｍの回転速度を変化させることにより、本体を左右へ振らせながら、隅部ににじり寄る（ステップＳ１５）。隅部に向かって大きな幅で旋回しながら移動することにより、自律走行型掃除機Ｓが隅部近傍の大きな領域を通過（掃除）することができ、掃除性が向上できる。

その後、好ましくは隅部で揺動してから、好ましくはにじり離れ動作をして閾距離Ｔｈ２まで後退する（ステップＳ１２〜ステップＳ１９）。よって、掃除のやり残しを抑制できる。

隅部までの距離が閾距離Ｔｈ２になると、位置Ｐに戻り（ステップＳ２０）、ブロック４０に従って走行を継続する。

本実施形態では、走行を行いつつ、隅部を認識するので、環境センサ２２を用いて走行しながら、部屋の地図を作成しておく。このため、自律走行型掃除機Ｓが再び同じ部屋を走行する際に、直接に地図から隅部を認識することができるから、隅部に対して斜めに近付くこともできる。また、上記隅掃除制御に関して、実施形態１と同様の壁際走行や隅部清掃動作をさらに実行しても良い。また、必ずしも上記一連の動作である必要はない。

以上のように本実施形態では、壁際近傍から、左右へ振りながら、隅部ににじり寄ることにより、自律走行型掃除機Ｓの通過（掃除）する面積を増加することができる。また、隅部付近での旋回や揺動動作を実行することにより、サイドブラシ８ａ，８ｂの位置を変化させ、より確実にサイドブラシを隅部及び隅部近傍の壁際に届くことができる。隅部近傍の掃除性能を向上させる。

１ 本体ケース
２ バンパ
３，４ 駆動輪
６ 回転ブラシ
７ ブラシホルダー
８ サイドブラシ
９ 充電池
１０ 制御装置
１１ 吸引ファン
１２ 集塵ケース
１３ 集塵フィルタ
１４ 吸口部
１７ 表示パネル
１８ 操作ボタン
１９ バンパセンサ
２１ 測距センサ
２２ 環境認識センサ
３０ 充電台
Ｓ 自律走行型掃除機

Claims (7)

1. 左駆動輪と、
   右駆動輪と、
   前記左駆動輪及び前記右駆動輪より前方に位置するサイドブラシと、
   前記左駆動輪を回転させる左走行モータと、
   前記右駆動輪を回転させる右走行モータと、
   障害物検知センサと、を備える自律走行型掃除機であって、
   第１壁と第２壁とが形成する隅部を認識すると、左右に振れながら該隅部に近付いていくにじり寄り動作を実行することを特徴とする自律走行型掃除機。
2. 前記隅部の認識は、前記第１壁としての側壁に沿って移動する壁際走行を実行中、前記第２壁としての前壁を認識することで行われ、
   前記にじり寄り動作における左右の振れ幅は、前記壁際走行における振れ幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載の自律走行型掃除機。
3. 前記隅部の認識は、前記第１壁としての側壁に沿って移動する壁際走行を実行中、前記第２壁としての前壁を認識することで行われ、
   前記にじり寄り動作における前進速度は、前記壁際走行における前進速度より低速（但し、前記にじり寄り動作における前進速度は非零。）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自律走行型掃除機。
4. 隅部を認識すると、前進を減速又は停止させ、
   該減速又は停止直後かつ前記にじり寄り動作前、前記サイドブラシが前記前壁に届かない位置に在ることを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載の自律走行型掃除機。
5. 前記にじり寄り動作後、認識した隅部から遠ざかる方向ににじり離れる動作を実行することを特徴とする請求項１乃至４何れか一項に記載の自律走行型掃除機。
6. 前記にじり寄り動作後、略超信地旋回を実行して、前記第２壁に沿って移動することを特徴とする請求項１乃至５何れか一項に記載の自律走行型掃除機。
7. 前記隅部の認識は、環境地図データ又はカメラ、イメージセンサ、レーザ若しくはミリ波センサの検知データを参照することで行われ、
   隅部に向かって斜めに近付くことを特徴とする請求項１に記載の自律走行型掃除機。

Images