JP2020010980A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】床面に対する掃除の確実性を高める。【解決手段】自走式掃除機１００は、左右一対の車輪１３１を有し、床面Ｆ上を移動する本体部１０１と、本体部１０１を移動または旋回させるための移動部（駆動ユニット１３０）と、段差Ｂを検出する段差検出部（衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５）と、段差検出部の検出結果に基づいて移動部を制御する制御部１５０とを備え、制御部１５０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していない場合には、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在する第一進路Ｃ１または一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しない第二進路Ｃ２をとるように移動部を制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、自律的に走行しながら掃除を行う自走式掃除機に関する。

従来、自律的に走行しながら、床面上を掃除する自走式掃除機が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第４２７７２１４号公報

自走式掃除機は、例えば絨毯などの敷物に対して乗り上がって、当該敷物上を走行することで敷物を掃除することがある。ここで、自走式掃除機の左右一対の車輪のうち一方の車輪のみが敷物上に乗り上がる場合も想定されるが、この場合、自走式掃除機の本体部が傾くことになる。この状態では、本体部に備わる吸引口から床面までの間隔が大きくなるため、通常の吸引力を発揮できず、床面に対する清掃性が低下してしまう。

本発明は上記課題を解決するものであり、床面に対する清掃性の低下を抑制することができる自走式掃除機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つである自走式掃除機は、左右一対の車輪を有し、床面上を移動して当該床面を掃除する本体部と、本体部に設けられて、本体部を移動または旋回させるための移動部と、本体部に設けられて、本体部の周辺に存在する段差を検出する段差検出部と、段差検出部の検出結果に基づいて、移動部を制御する制御部とを備え、制御部は、一対の車輪のうち一方の前方のみにしか段差が存在していないことが段差検出部によって検出された場合には、一対の車輪のそれぞれの前方に段差が存在する第一進路または一対の車輪のそれぞれの前方に段差が存在しない第二進路をとるように、移動部を制御する。

なお、前記自走式掃除機の各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本発明の実施に該当する。

本発明によれば、床面に対する掃除の確実性を高めることができる自走式掃除機を提供することができる。

図１は、実施の形態における自走式掃除機の外観を上方から示す平面図である。 図２は、実施の形態における自走式掃除機の外観を下方から示す底面図である。 図３は、実施の形態における自走式掃除機の外観を斜め上方から示す斜視図である。 図４は、実施の形態に係る持ち上げ部の概略構成を示す模式断面図である。 図５は、実施の形態に係る自走式掃除機の制御構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態に係る一対の車輪のそれぞれの前方に段差が存在している場合を示す説明図である。 図７は、実施の形態に係る一対の車輪のうち一方の前方のみにしか段差が存在していない場合を示す説明図である。 図８は、実施の形態に係る自走式掃除機における段差に対する動作の流れを示すフローチャートである。 図９は、段差に対して自走式掃除機の一方の車輪のみが乗り上がった状態を示す正面図である。 図１０は、一対の車輪のうち一方の前方のみにしか段差が存在していない場合に第二進路がとられる例を示す説明図である。 図１１は、過去経路に基づいて第二進路が選択される例を示す説明図である。 図１２は、過去経路に基づいて第一進路が選択される例を示す説明図である。

次に、本発明における自走式掃除機の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明における自走式掃除機の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、実施の形態における自走式掃除機の外観を上方から示す平面図である。図２は、実施の形態における自走式掃除機の外観を下方から示す底面図である。図３は、実施の形態における自走式掃除機の外観を斜め上方から示す斜視図である。

自走式掃除機１００は、自律的に床面Ｆ（図９参照）上などを移動しながら当該床面Ｆの掃除を実行することができる掃除ロボットである。具体的には、自走式掃除機１００は、環境地図に基づき所定の領域内を自律的に走行し、前記領域内に存在するごみを吸引するロボット掃除機である。自走式掃除機１００は、床面Ｆ上を移動して、当該床面Ｆを掃除する本体部１０１と、駆動ユニット１３０（図２参照）、掃除エリアに存在するごみを吸引口１７８から吸引する清掃ユニット１４０（図２参照）、各種センサと、制御部１５０（図５参照）と、持ち上げ部１３３とを備えている。

駆動ユニット１３０は、自走式掃除機１００の平面視における幅方向の中心に対して左側及び右側にそれぞれ１つずつ配置されている。なお、駆動ユニット１３０の数は、２つに限られず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。

駆動ユニット１３０は、本実施の形態の場合、床面Ｆ上を走行する車輪１３１、車輪１３１にトルクを与える走行用モータ１３６（図５参照）及び走行用モータ１３６を収容するハウジングなどを有する。一対の駆動ユニット１３０の各車輪１３１は、本体部１０１の下面に形成された凹部に収容され、本体部１０１に対して回転できるように取り付けられている。また、自走式掃除機１００は、キャスター１７９を補助輪として備えた対向二輪型であり、一対の駆動ユニット１３０のそれぞれの車輪１３１の回転を独立して制御することで、前進、後退、左回転、右回転など自走式掃除機１００を自在に走行させることができる。自走式掃除機１００は、前進または後退しながら左回転、右回転する場合には、前進時あるいは後退時に右折または左折をすることになる。一方、自走式掃除機１００は、前進または後退しない状態で左回転、右回転する場合には、現地点で旋回することになる。このように駆動ユニット１３０は、本体部１０１を移動または旋回させるための移動部である。駆動ユニット１３０は、制御部１５０からの指示に基づき自走式掃除機１００を走行させる。

清掃ユニット１４０は、ゴミを集めて吸引するユニットであり、吸引口１７８内に配置されるメインブラシ、メインブラシを回転させるブラシ駆動モータなどを備えている。吸引口１７８からゴミを吸引する吸引装置は、本体部１０１の内部に配置されており、ファンケース及びファンケースの内部に配置される電動ファンを有する。清掃ユニット１４０は、制御部１５０からの指示に基づいて電動ファン及びブラシ駆動モータなどを動作させる。

自走式掃除機１００が備える各種センサとして以下のようなセンサを例示できる。

障害物センサ１７３は、本体部１０１の前方に存在する障害物を検出するセンサである。本実施の形態の場合、障害物センサ１７３は、超音波センサが用いられる。障害物センサ１７３は、本体部１０１の前方の中央に配置される発信部１７１及び発信部１７１の両側にそれぞれ配置される受信部１７２を有し、発信部１７１から発信されて障害物によって反射して帰ってきた超音波を受信部１７２がそれぞれ受信することで、障害物の距離や位置を検出することができる。

測距センサ１７４は、自走式掃除機１００の周囲に存在する障害物などの物体と自走式掃除機１００との距離を検出するセンサである。本実施の形態の場合、測距センサ１７４は、レーザ光をスキャンして障害物に反射した光に基づき距離を測定するいわゆるレーザーレンジスキャナである。

衝突センサ１１９は、自走式掃除機１００の周囲に取り付けられているバンパが、障害物に接触して自走式掃除機１００に対して押し込まれることに伴いオンされるスイッチ接触変位センサである。

カメラ１７５は、本体部１０１の前方空間を撮像する装置である。カメラ１７５で撮像された画像は、画像処理され、画像内の特徴点の位置から本体部１０１の前方空間にある障害物の形状を認識することができるものとなっている。

このように、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５は、本体部１０１の周辺に存在する障害物を検出する障害物検出部である。

床面センサ１７６は、自走式掃除機１００の底面の複数箇所に配置され、掃除エリアとしての床面Ｆが存在するか否かを検出する。本実施の形態の場合、床面センサ１７６は、発光部及び受光部を有する赤外線センサであり、発光部から放射した赤外線光が戻ってくる場合は床面Ｆ有り、閾値以下の光しか戻ってこない場合は床面Ｆ無しとして検出する。

エンコーダ１３７は、駆動ユニット１３０に備えられており、走行用モータ１３６によって回転する一対の車輪１３１のそれぞれの回転角を検出する。エンコーダ１３７からの情報により、自走式掃除機１００の走行量、旋回角度、速度、加速度、角速度などを算出することができる。

加速度センサ１３８は、駆動ユニット１３０に備えられており、自走式掃除機１００が走行する際の加速度を検出する。角速度センサ１３５は、駆動ユニット１３０に備えられており、自走式掃除機１００が旋回する際の角速度を検出する。加速度センサ１３８、角速度センサ１３５により検出された情報は、車輪１３１の空回りによって発生する誤差を修正するための情報等に用いられる。

以上の障害物センサ１７３、測距センサ１７４、衝突センサ、カメラ１７５、床面センサ１７６、エンコーダは、例示であり、自走式掃除機１００は、他の種類のセンサを備えてもよい。

持ち上げ部１３３は、本体部１０１の少なくとも一部を持ち上げる装置である。図４は、実施の形態に係る持ち上げ部１３３の概略構成を示す模式断面図である。図４の（ａ）は、持ち上げ部１３３による本体部１０１の持ち上げが解除された状態（正常状態）を示している。図４の（ｂ）は、持ち上げ部１３３により本体部１０１が持ち上げられた状態（持ち上げ状態）を示している。

図４に示すように、持ち上げ部１３３は、駆動ユニット１３０に組み込まれている。具体的には、持ち上げ部１３３は、先端部で車輪１３１を回転可能に保持するアーム１３２と、当該アーム１３２の基端部を回転させることで、アーム１３２の先端部を本体部１０１から出没させる駆動モータ１３４（図５参照）とを備えている。図４の（ａ）に示すように、アーム１３２の先端部が本体部１０１内に収まっていると、本体部１０１は正常状態となる。正常状態であると、各種センサが上向くことがなく、種々の検出を正確に行うことができる。

一方、図４の（ｂ）に示すように、アーム１３２の先端部が本体部１０１から突出されていると、本体部１０１は持ち上げ状態となる。持ち上げ状態では、本体部１０１の前部が後部よりも持ち上がっており、本体部１０１の全体としては前部が後部よりも高位となるように傾いている。

持ち上げ部１３３は、本体部１０１の前部を持ち上げることで、本体部１０１が前進時に障害物に対して衝突せずに乗り上がることを支援できるようになっている。例えば、障害物が絨毯などの敷物である場合には、本体部１０１が持ち上げ状態でないと敷物に接触して、敷物を捲り上げてしまうおそれがある。敷物が捲り上がっていると、当該部分に本体部１０１が座礁してそれ以上の走行が阻害されてしまう。または、捲り上がった敷物に対して本体部１０１が差し込まれてしまい、敷物上を清掃できなくなってしまう。いずれにしろ敷物に対する清掃性が低下してしまう。本実施の形態では、持ち上げ部１３３によって本体部１０１が持ち上げ状態となってから敷物上に乗り上がるために、敷物に干渉しにくくなる。これにより、敷物に対して安定した清掃性を実現できるようになっている。

図５は、実施の形態に係る自走式掃除機１００の制御構成を示すブロック図である。図５に示すように、制御部１５０には、駆動ユニット１３０と、障害物センサ１７３と、測距センサ１７４と、カメラ１７５と、床面センサ１７６と、衝突センサ１１９と、清掃ユニット１４０と、持ち上げ部１３３とが電気的に接続されている。なお、図５においては、駆動ユニット１３０を一つしか図示していないが、実際には、左右の車輪１３１のそれぞれに対応して駆動ユニット１３０が設けられている。つまり、本実施の形態では駆動ユニット１３０は２つ設けられている。

制御部１５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することで、各部を制御する。

ここで、制御部１５０は、各種センサが検出した蓄積したデータを統合して環境地図を作成する。環境地図は、所定領域内であって自走式掃除機１００が移動し掃除を行う領域の地図である。環境地図を生成する方法は特に限定されるものではないが、例えばＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）等を例示することができる。制御部１５０は、自走式掃除機１００の走行実績に基づき実際に走行した領域の外形及び走行を阻害する障害物などを示す情報を環境地図として生成する。環境地図は、例えば２次元の配列データとして実現される。制御部１５０は、走行実績を例えば縦横１０ｃｍなどの所定の大きさの四角形で分割し、各四角形が環境地図を構成する配列の要素エリアであるとみなし、配列データとして処理してもよい。なお、環境地図は、自走式掃除機１００の外部から取得してもよい。

また、制御部１５０は、掃除時においては、その走行時における環境地図内の各座標を走行経路として記録する。具体的には、制御部１５０は、掃除時に各種センサが検出したデータに基づいて自走式掃除機１００の環境地図内の各座標を検出し、走行経路として記録する。

制御部１５０は、掃除時においては、清掃ユニット１４０を制御して、ブラシ駆動モータ及び電動ファンを制御して、メインブラシを回転させながら、床面Ｆ上のゴミを吸引する。

また、制御部１５０は、障害部の有無に基づいて持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、正常状態と持ち上げ状態とを切り替える。具体的には、制御部１５０は、障害物検出部である障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５の少なくとも一つが障害物を検出した際に障害物検出部の検出結果に基づいて、以降の進路を決定する。ここで、障害物としては、自走式掃除機１００が乗り越え可能な障害物（段差Ｂ：図７等参照）と、乗り越えが不可能な障害物とに分類される。乗り越え可能な段差Ｂとしては、例えば絨毯などの敷物が挙げられる。また、乗り越え不可能な障害物としては、壁や家具などが挙げられる。制御部１５０は、乗り越えが可能な障害物か、不可能な障害物かの判断を、衝突センサ１１９の検出結果に基づいて行う。以降、乗り越えが可能な障害物を段差Ｂと称する。具体的には、制御部１５０は、障害物検出部が障害物を検出している状態で、衝突センサ１１９の検出結果がオンとなった場合には、乗り越え不可能な障害物であると判断し、衝突センサ１１９の検出結果がオフのままの場合には段差Ｂと判断する。このように、衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５は、本体部１０１の周辺に存在する段差Ｂを検出する段差検出部である。なお、カメラ１７５が取得した障害物の画像から当該障害物の厚みが検出できるのであれば、制御部１５０は、その厚みに基づいて障害物が段差Ｂか否かの判断を行ってもよい。また、段差検出部は、本体部１０１の周辺に存在する段差Ｂを検出できるのであれば、衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５の少なくとも一つから構成されていてもよい。

以降の説明では、障害物として段差Ｂを例示して説明する。制御部１５０は、カメラ１７５が検出した段差Ｂの画像に基づいて当該段差Ｂの形状、大きさ、位置などを認識し、この認識結果から、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しているか否かを判断する。なお、制御部１５０は、カメラ１７５以外の障害物検出部の検出結果に基づいて、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しているか否かを判断してもよい。

図６は、実施の形態に係る一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在している場合を示す説明図である。ここで、車輪１３１の前方に段差Ｂが存在している状態には、本体部１０１の進行方向における車輪１３１の延長線（図６中、破線Ｌ１参照）上に段差Ｂが重なった状態が含まれる。制御部１５０は、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在していることが段差検出部によって検出された場合には、現在の進行方向（図６中、矢印Ｙ１参照）のままとなるように駆動ユニット１３０を制御する。つまり、この場合には、現在の進行方向のままで本体部１０１は段差Ｂに進入することになる。

制御部１５０は、本体部１０１が段差Ｂに進入する直前に、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とする。その後、制御部１５０は、本体部１０１が進行方向を変えずに段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。乗り上げ後においては、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、段差Ｂ上においても本体部１０１が正常状態であるので、段差Ｂに対して通常の吸引力を発揮することができる。

図７は、実施の形態に係る一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していない場合を示す説明図である。図７に示すように、制御部１５０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していないことが段差検出部によって検出された場合には、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在する第一進路Ｃ１をとるように、駆動ユニット１３０を制御する。つまり、この場合には、本体部１０１は、現在の進行方向から方向を変え、第一進路Ｃ１で段差Ｂに進入することになる。

具体的には、制御部１５０は、本体部１０１が旋回して方向転換（図７中、矢印Ｙ２参照）した後に第一進路Ｃ１をとるように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。第一進路Ｃ１における地点Ｐ１では、本体部１０１が旋回して段差Ｂに正対した状態となる。このとき、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在することになる。なお、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しているのであれば、本体部１０１は段差Ｂに正対していなくてもよい。つまり、本体部１０１の進行方向が段差Ｂの縁辺に対して傾いていてもよい。

制御部１５０は、本体部１０１が段差Ｂに進入する直前に、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とする。その後、制御部１５０は、本体部１０１が第一進路Ｃ１で段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。乗り上げ後においては、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、段差Ｂ上においても本体部１０１が正常状態であるので、段差Ｂに対して通常の吸引力を発揮することができる。

なお、制御部１５０は、掃除の予定経路が予め登録されている場合には、当該予定経路に対して第一進路Ｃ１が反映されるように予定経路を更新すればよい。また、予定経路が登録されていない場合には、制御部１５０は、各種センサの検出結果に基づいて、以降の本体部１０１の走行経路に第一進路Ｃ１が含まれるように駆動ユニット１３０を制御すればよい。

次に、自走式掃除機１００の動作のうち、段差Ｂに対する動作の一態様について説明する。図８は、実施の形態に係る自走式掃除機１００における段差Ｂに対する動作の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートは掃除時に実行されているものとする。

ステップＳ１では、制御部１５０は、段差検出部が段差Ｂを検出したか否かを判断し、段差Ｂを検出していない場合には、そのままの進路で掃除を継続し、段差Ｂを検出した場合にはステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、制御部１５０は、段差検出部の検出結果に基づいて、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しているか否かを判断する。なお、このとき、制御部１５０は、本体部１０１における前方の所定範囲内にある段差Ｂを対象とする。所定範囲とは、本体部１０１に対して接近した段差Ｂを判断するための範囲であり、例えば本体部１０１の全長よりも小さい範囲である。

そして、ステップＳ２において制御部１５０は、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在している場合にはステップＳ３に移行し、存在していない場合にはステップＳ８に移行する。

ステップＳ３では、制御部１５０は、現在の進行方向で段差Ｂに進入することを決定し、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とし、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、制御部１５０は、本体部１０１が進行方向を変えずに進行することで段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御し、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、制御部１５０は、各種センサの検出結果に基づいて、段差Ｂ上に本体部１０１が乗り上げたか否かを判断し、乗り上げていない場合にはステップＳ５に移行し、乗り上げている場合にはステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、本体部１０１は、段差Ｂ上でも通常の吸引力を発揮することが可能となる。その後、制御部１５０は、ステップＳ１に移行する。

ステップＳ８では、制御部１５０は、第一進路Ｃ１で段差Ｂに進入することを決定し、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、制御部１５０は、本体部１０１が第一進路Ｃ１で進行するように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御し、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、制御部１５０は、段差検出部の検出結果に基づいて、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しているか否かを判断する。なお、このときにおいても、制御部１５０は、本体部１０１における前方の所定範囲内にある段差Ｂを対象とする。そして、ステップＳ１０において制御部１５０は、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在している場合にはステップＳ１１に移行し、存在していない場合にはステップＳ９に移行する。

ステップＳ１１では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを行った状態（持ち上げ状態）とする。制御部１５０は、第一進路Ｃ１での走行を一時的に停止してから、持ち上げ部１３３による持ち上げを行うことがよい。制御部１５０は、持ち上げ状態となった後には、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、制御部１５０は、本体部１０１が第一進路Ｃ１で進行することで段差Ｂ上に乗り上がるように駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御し、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、制御部１５０は、各種センサの検出結果に基づいて、段差Ｂ上に本体部１０１が乗り上げたか否かを判断し、乗り上げていない場合にはステップＳ１２に移行し、乗り上げている場合にはステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、制御部１５０は、持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御して、当該持ち上げ部１３３による持ち上げを解除した状態（正常状態）とする。これにより、本体部１０１は、段差Ｂ上でも通常の吸引力を発揮することが可能となる。その後、制御部１５０は、ステップＳ１に移行する。

以上のように、本実施の形態に係る自走式掃除機１００によれば、左右一対の車輪１３１を有し、床面Ｆ上を移動して当該床面Ｆを掃除する本体部１０１と、本体部１０１に設けられて、本体部１０１を移動または旋回させるための移動部（駆動ユニット１３０）と、本体部１０１に設けられて、本体部１０１の周辺に存在する段差Ｂを検出する段差検出部（衝突センサ１１９、障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５）と、段差検出部の検出結果に基づいて、移動部を制御する制御部１５０とを備え、制御部１５０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していないことが段差検出部によって検出された場合には、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在する第一進路Ｃ１をとるように移動部を制御する。

ここで、図９は、段差Ｂに対して自走式掃除機１００の一方の車輪１３１のみが乗り上がった状態を示す正面図である。図９に示すように、この状態では、自走式掃除機１００は床面Ｆに対して傾くため、吸引口１７８も床面Ｆに対して傾く。これにより、吸引口１７８と床面Ｆとの間隔が部分的に大きくなる。特に、段差Ｂの周辺では、吸引口１７８と床面Ｆとの間隔が大きくなっている。このように吸引口１７８と床面Ｆとの間隔が大きい部分では、通常の吸引力を発揮できないので、清掃性が低下してしまう。

しかし、上記実施の形態では、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していない場合には、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在する第一進路Ｃ１で本体部１０１が移動するので、段差Ｂに対して一対の車輪１３１の両者が乗った状態で当該段差Ｂに乗り上がることができる。つまり、段差Ｂに対して一方の車輪１３１のみが乗り上がった状態を回避することができる。したがって、自走式掃除機１００においては、床面Ｆに対する清掃性の低下を抑制することが可能となる。

また、図９に示した状態では、一方の車輪１３１が床面Ｆ上にあり、他方の車輪１３１が段差Ｂ上にある。つまり、一対の車輪１３１同士で摩擦に差が生じることとなる。一対の車輪１３１間で摩擦に差があると、意図した経路で本体部１０１を走行させにくくなる。上述したように上記実施の形態では、段差Ｂに対して一方の車輪１３１のみが乗り上がった状態を回避することができるので、一対の車輪１３１間で摩擦に差が生じにくくなるので、本体部１０１の走行制御の正確性を高めることも可能である。

また、自走式掃除機１００には、本体部１０１に設けられて、当該本体部１０１を床面Ｆに対して持ち上げる持ち上げ部１３３が備えられている。

これによれば、持ち上げ部１３３によって本体部１０１を持ち上げ状態とすることができる。したがって、本体部１０１を持ち上げ状態で段差Ｂ上に乗り上げさせることができるので、本体部１０１が段差Ｂに干渉しにくくなる。これにより、段差Ｂに対して安定した清掃性を実現できるようになっている。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、制御部１５０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していないことが段差検出部によって検出された場合には、第一進路Ｃ１をとるように移動部を制御する場合を例示した。しかし、制御部１５０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していないことが段差検出部によって検出された場合には、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しない第二進路Ｃ２をとるように移動部を制御してもよい。

図１０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していない場合に第二進路Ｃ２がとられる例を示す説明図である。図１０に示すように、制御部１５０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していないことが段差検出部によって検出された場合には、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しない第二進路Ｃ２をとるように、駆動ユニット１３０を制御する。つまり、この場合には、本体部１０１は、現在の進行方向から方向を変え、第二進路Ｃ２で進行し、段差Ｂには進入しないことになる。

具体的には、制御部１５０は、本体部１０１が旋回して方向転換（図１０中、矢印Ｙ３参照）した後に第二進路Ｃ２をとるように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。第二進路Ｃ２における地点Ｐ２では、本体部１０１が旋回して段差Ｂを回避した状態となる。このとき、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しないことになる。ここで、制御部１５０は、第二進路Ｃ２に対して、段差Ｂと床面Ｆとの境界を沿う経路ｃ２１を含ませる。経路ｃ２１は、第二進路Ｃ２において地点Ｐ２よりも下流の経路である。この経路ｃ２１は、段差Ｂと床面Ｆとの境界、つまり、段差Ｂの縁辺に対して略平行となっている。このため、本体部１０１は、経路ｃ２１を進行することにより、段差Ｂの縁辺に沿いながら段差Ｂの周囲を確実に掃除することができる。

このように、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していない場合には、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在しない第二進路Ｃ２で本体部１０１が移動するので、段差Ｂに対して一方の車輪１３１のみが乗り上がった状態を回避することができる。したがって、本体部１０１が床面Ｆに対して傾く頻度を低減することができる。これにより、本体部１０１が床面Ｆに対して傾くことを起因とした清掃性の低下を抑制することが可能となる。

なお、本体部１０１が第二進路Ｃ２を進行する際、一対の車輪１３１が段差Ｂ上になくとも、本体部１０１が段差Ｂに干渉してしまうと、本体部１０１が床面Ｆに対して傾いたり、走行性が低下する場合がある。これらの懸念を抑えるべく、制御部１５０は、本体部１０１と段差Ｂとが干渉しない第二進路Ｃ２をとるように、移動部を制御すればよい。

また、制御部１５０は、掃除の予定経路が予め登録されている場合には、当該予定経路に対して第二進路Ｃ２が反映されるように予定経路を更新すればよい。また、予定経路が登録されていない場合には、制御部１５０は、各種センサの検出結果に基づいて、以降の本体部１０１の走行経路に第二進路Ｃ２が含まれるように駆動ユニット１３０を制御すればよい。

また、制御部１５０は、一対の車輪１３１のうち一方の前方のみにしか段差Ｂが存在していないことが段差検出部によって検出された場合に、第一進路Ｃ１または第二進路Ｃ２を選択してもよい。具体的には、制御部１５０は、環境地図の全体が効率的かつ確実に掃除されるように、第一進路Ｃ１または第二進路Ｃ２を選択する。例えば、制御部１５０は、環境地図の全体が本体部１０１の走行経路によって塗りつぶされつつも、同じ箇所が本体部１０１によって掃除される回数が極力少なくように、第一進路Ｃ１または第二進路Ｃ２を選択してもよい。その他にも、制御部１５０は、環境地図の全体が本体部１０１の走行経路によって塗りつぶされつつも、走行距離が極力短くなるように、第一進路Ｃ１または第二進路Ｃ２を選択してもよい。

また、制御部１５０は、第一進路Ｃ１及び第二進路Ｃ２のうち、段差Ｂが検出される以前の過去経路Ｃ１０に向かう経路を含んだ進路を選択してもよい。ここで、過去経路Ｃ１０とは、現在の掃除時に走行した経路であって、段差Ｂが検出される以前に本体部１０１が走行した走行経路のことである。

図１１は、過去経路Ｃ１０に基づいて第二進路Ｃ２が選択される例を示す説明図である。図１１では、自走式掃除機１００は、段差Ｂが検出される前に過去経路Ｃ１０を走行していたものとする。

ここで第一進路Ｃ１は、過去経路Ｃ１０から離れる進路である。自走式掃除機１００が第一進路Ｃ１を進むと、過去経路Ｃ１０から離れることにより掃除がされない領域（未掃除領域Ｑ１：図１１中、ドットハッチングで図示）が発生してしまう。自走式掃除機１００は、第一進路Ｃ１を進んだ後に、例えば図１１の仮想経路Ｖ１に示す通り所定領域を走査するように掃除する。自走式掃除機１００は、最終的に未掃除領域Ｑ１まで戻って当該未掃除領域Ｑ１を掃除するが、それだけ遠回りをすることになり、時間的にも非効率となる。

一方、第二進路Ｃ２は、過去経路Ｃ１０に向かう進路である。自走式掃除機１００が第二進路Ｃ２を進むと、過去経路Ｃ１０に近づいてから、環境地図を走査するように掃除する。このため未掃除領域Ｑ１は発生しにくい。つまり、より効率的な掃除が可能となる。

図１２は、過去経路Ｃ１０に基づいて第一進路Ｃ１１が選択される例を示す説明図である。図１２では、自走式掃除機１００は、段差Ｂが検出される前に過去経路Ｃ２０を走行していたものとする。

ここで第二進路Ｃ１２は、過去経路Ｃ２０から離れる進路である。自走式掃除機１００が第二進路Ｃ１２を進むと、過去経路Ｃ２０から離れることにより未掃除領域Ｑ２が発生してしまう。自走式掃除機１００は、第二進路Ｃ１２を進んだ後に、例えば図１２の仮想経路Ｖ２に示す通り所定領域を走査するように掃除する。自走式掃除機１００は、最終的に未掃除領域Ｑ２まで戻って当該未掃除領域Ｑ２を掃除するが、それだけ遠回りをすることになり、時間的にも非効率となる。

一方、第一進路Ｃ１１は、過去経路Ｃ２０に向かう進路である。自走式掃除機１００が第一進路Ｃ１１を進むと、過去経路Ｃ２０に近づくために未掃除領域Ｑ２は発生しにくい。つまり、より効率的な掃除が可能となる。

また、上記実施の形態では、制御部１５０は、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在していることが段差検出部によって検出されると、現在の進行方向のままとなるように移動部を制御する場合を例示した。しかし、制御部１５０は、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂが存在していることが段差検出部によって検出された場合に進路を変更してもよい。例えば、制御部１５０は、段差Ｂの厚みが所定値よりも厚い場合には、段差Ｂを回避する進路で本体部１０１が進行するように移動部を制御してもよい、また、制御部１５０は、段差検出部が検出した段差Ｂの縁辺に対して、本体部１０１における現在の進行方向が傾斜している場合には、段差Ｂの縁辺に対して略直交する進路を含む変更進路で本体部１０１が段差Ｂに進入するように、移動部を制御してもよい。変更進路でも、一対の車輪１３１のそれぞれの前方に段差Ｂを存在させているものとする。

本発明は、自律走行可能な自走式掃除機に適用可能である。

１００ 自走式掃除機
１０１ 本体部
１１９ 衝突センサ
１３０ 駆動ユニット
１３１ 車輪
１３２ アーム
１３３ 持ち上げ部
１３４ 駆動モータ
１３５ 角速度センサ
１３６ 走行用モータ
１３７ エンコーダ
１３８ 加速度センサ
１４０ 清掃ユニット
１５０ 制御部
１７１ 発信部
１７２ 受信部
１７３ 障害物センサ
１７４ 測距センサ
１７５ カメラ
１７６ 床面センサ
１７８ 吸引口
１７９ キャスター
Ｂ 段差
Ｃ１、Ｃ１１ 第一進路
Ｃ１０、Ｃ２０ 過去経路
Ｃ１２、Ｃ２ 第二進路
ｃ２１ 経路
Ｆ 床面
Ｌ１ 破線
Ｐ１ 地点
Ｐ２ 地点
Ｑ１、Ｑ２ 未掃除領域
Ｖ１、Ｖ２ 仮想経路
Ｙ１ 矢印
Ｙ２ 矢印
Ｙ３ 矢印

Claims (4)

1. 左右一対の車輪を有し、床面上を移動して当該床面を掃除する本体部と、
   前記本体部に設けられて、前記本体部を移動または旋回させるための移動部と、
   前記本体部に設けられて、前記本体部の周辺に存在する段差を検出する段差検出部と、
   前記段差検出部の検出結果に基づいて、前記移動部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記一対の車輪のうち一方の前方のみにしか前記段差が存在していないことが前記段差検出部によって検出された場合には、前記一対の車輪のそれぞれの前方に前記段差が存在する第一進路または前記一対の車輪のそれぞれの前方に前記段差が存在しない第二進路をとるように、前記移動部を制御する
   自走式掃除機。
2. 前記本体部に設けられて、当該本体部を前記床面に対して持ち上げる持ち上げ部を備える
   請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記制御部は、前記第一進路及び前記第二進路のうち、前記段差が検出される以前の過去経路に向かう進路を選択する
   請求項１または２に記載の自走式掃除機。
4. 前記制御部は、前記第二進路に対して、前記段差の縁辺に沿う経路を含ませる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の自走式掃除機。

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