JP2020075032A - 自律型電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】バーチャルガードのような標識装置や二次元コードのような視覚的な標識を常設することなく、掃除場所に進入禁止領域を設定可能な自律型電気掃除機を提案する。【解決手段】掃除場所の環境地図を記憶する地図情報記憶部７７と、掃除場所に配置されて本体の進入を禁じる進入禁止領域を設定する第一標識を検知可能な第一標識検知部８１と、環境地図に基づいて本体を移動させて掃除場所の掃除を行い、かつ第一標識検知部８１が第一標識を検知した場合には、進入禁止領域への本体の進入を避けて掃除場所の掃除を行う走行制御部７５と、を備えている。【選択図】図４

Description

本発明に係る実施形態は、自律型電気掃除機に関する。

いわゆるバーチャルガードのように、自律型電気掃除機の進入を禁止する進入禁止領域を区画する信号を自ら発する標識装置が知られている。自律型電気掃除機は、標識装置が発する信号を受信した場合には、進入禁止領域への進入を避けて掃除場所の掃除を行う。

特開２０１７−０６４０６３号公報

従来の自律型電気掃除機は、掃除場所に標識装置が設置されている場合には、進入禁止領域への進入を避けて掃除場所の掃除を行う一方、掃除場所に標識装置が設置されていない場合には、使用者の意図に係わりなく、掃除場所を網羅的に移動して掃除を行う。つまり、従来の自律型電気掃除機は、進入禁止領域を設定しておく場合には、標識装置を常設しておく必要がある。

しかしながら、バーチャルガードのような標識装置は、居室の景観を損ねたり、居室に設置スペースを要したり、電源コードや装置本体を不意に足で引っ掛けて設置箇所が意図から外れたり、信号の送信方向が意図とは異なってしまったりする虞があった。

また、自律型電気掃除機に搭載されたカメラで撮影可能な二次元コードのような視覚的な標識で進入禁止領域を指定する場合であっても、視覚的な標識を常設することで、居室の景観を損なう。

そこで、本発明は、バーチャルガードのような標識装置や二次元コードのような視覚的な標識を常設することなく、掃除場所に進入禁止領域を設定可能な自律型電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機は、自律移動可能な本体と、掃除場所の環境地図を記憶する記憶部と、前記掃除場所に配置されて前記本体の進入を禁じる進入禁止領域を設定する標識を検知可能な検知部と、前記環境地図に基づいて前記本体を移動させて前記掃除場所の掃除を行い、かつ前記検知部が前記進入禁止領域を検知した場合には、前記進入禁止領域への前記本体の進入を避けて前記掃除場所の掃除を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知部が前記標識を検知した場合には、前記環境地図上に前記進入禁止領域を識別する進入禁止領域情報を前記記憶部に記憶させ、前記進入禁止領域情報が前記記憶部に記憶されている場合には、前記検知部が前記標識を検知しない場合であっても、前記進入禁止領域への前記本体の進入を避けて前記掃除場所の掃除を行う。

本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機を含む運転制御システムを示すシステム構成図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の右側面図である。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面図である。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機のブロック図である。 本実施形態に係る自律型電気掃除機が実行する進入禁止制御を表す概念図。 本実施形態に係る自律型電気掃除機が実行する進入禁止制御を表す概念図。

本発明に係る自律型電気掃除機の実施形態について図１から図６を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機を含む運転制御システムを示すシステム構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、運転制御システム２に通信可能に接続されている。

運転制御システム２は、電気通信網３に通信可能に接続されるサーバ４を含んでいる。運転制御システム２は、遠隔操作端末５と自律型電気掃除機１との間で双方向に情報を通信する通信回線を確立する。また、運転制御システム２は、構内端末６と自律型電気掃除機１との間で双方向に情報を通信する通信回線を確立する。なお、遠隔操作端末５および構内端末６を操作端末７と総称する。操作端末７は、情報端末である。自律型電気掃除機１は、運転制御システム２を通じて操作の簡便さ、操作の手軽さ、操作のし易さなど、使用者の使いやすさ（利便性）を向上させる。

電気通信網３は、外部ネットワーク８と、構内通信網９と、構内通信網９と外部ネットワーク８との間で情報を中継する中継通信機器１１と、を含んでいる。

構内通信網９は、中継通信機器１１を含む無線または有線の電気通信網である。自律型電気掃除機１および構内端末６は、構内通信網９に通信可能に接続されている。構内通信網９は、所謂イントラネットである。構内通信網９は、使用者に極めて簡便な通信環境を提供する。

外部ネットワーク８は、インターネット１３を含んでいる。中継通信機器１１、サーバ４、および遠隔操作端末５は、公衆電話網や携帯電話網などを介してインターネット１３に接続されている。運転制御システム２は、インターネット１３を介在させることによって、自律型電気掃除機１と遠隔操作端末５との間で、極めて簡便な通信環境を使用者に提供する。

サーバ４は、自律型電気掃除機１と遠隔操作端末５との間で情報を仲介している。サーバ４は、インターネット１３を介して多数の自律型電気掃除機１と通信している。サーバ４は、それぞれの自律型電気掃除機１に識別子を付与している。自律型電気掃除機１の使用者は、サーバ４が提供する識別子によって、遠隔操作端末５と自宅の自律型電気掃除機１との間に、または遠隔操作端末５と使用者が所有する自律型電気掃除機１との間に双方向通信を確立する。

遠隔操作端末５は、公衆無線回線や携帯電話回線を介してインターネット１３に接続されている。遠隔操作端末５は、サーバ４と双方向通信する。遠隔操作端末５は、自律型電気掃除機１の掃除運転の開始指示、および停止指示などの操作指示の入力を受け付ける。これら、掃除運転の開始指示、および停止指示などの操作指示は、通信回線を介して自律型電気掃除機１に送信される。また、遠隔操作端末５は、運転中、一時停止中、および停止中など、自律型電気掃除機１の状態を通知する情報をサーバ４から取得して自律型電気掃除機１の状態を画面に出力する。運転制御システム２は、遠隔操作端末５から自宅の自律型電気掃除機１へ指令を含む情報を送信可能にし、自律型電気掃除機１から遠隔操作端末５へ自律型電気掃除機１の状態を表す情報を含む情報を受信可能にする。つまり、運転制御システム２は、外出先で遠隔操作端末５から自宅の自律型電気掃除機１を操作可能な環境を提供できる。使用者は、例えば、自宅を不在にしている外出中に、自律型電気掃除機１を操作して自宅の掃除を適時に行うことができる。

自律型電気掃除機１は、いわゆるロボットクリーナである。自律型電気掃除機１は、本体２１内の二次電池２２の電力を消費して自律で移動（走行）する。自律型電気掃除機１は、居室内の掃除場所（被掃除領域）の被掃除面を動き回って塵埃を捕集する。換言すると、自律型電気掃除機１は、居室内の掃除場所の床面を動き回って塵埃を捕集する。自律型電気掃除機１は、掃除場所を網羅的に移動して床面の塵埃を捕集する。また、自律型電気掃除機１は、掃除運転の後、ステーション２３へ帰巣して次の掃除運転を待機する。

ステーション２３は、自律型電気掃除機１の待機場所である。ステーション２３は、居室内の被掃除面に設置されている。ステーション２３は、自律型電気掃除機１を円滑に接続または離脱可能な形状を有している。ステーション２３は、自律型電気掃除機１を充電する機能を有している。ステーション２３は、自律型電気掃除機１が接続された状態で、商用交流電源から二次電池２２へ電力を導く電源コード２４を備えている。電源コード２４は、二次電池２２へ送電する電路である。自律型電気掃除機１は、次の掃除運転の待機時にステーション２３に帰巣して二次電池２２を充電することで、使用者による充電の手間を省き、かつ使用者の求めによる突発的な掃除運転に対応できる。

次に、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機１について詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の右側面図である。

図３は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面図である。

なお、図２および図３の実線矢印Ｆは、自律型電気掃除機１の前進方向を示している。

図２および図３に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、本体２１の外殻としての中空のケース２８と、本体２１の底部に設けられる回転清掃体としての回転ブラシ３１と、回転ブラシ３１を回転駆動させるブラシ用電動機３２と、本体２１の後部に設けられる塵埃容器３３と、本体２１内に収容されて塵埃容器３３に流体的に接続される電動送風機３５と、本体２１を床面上で走行させる走行部４１と、本体２１に設けられて自律型電気掃除機１の周囲の画像Ｉを撮影するカメラ部４２と、走行部４１を制御して被掃除面上の自律型電気掃除機１を自律で移動させる制御部４３と、電動送風機３５、走行部４１、カメラ部４２、および制御部４３で消費される電力を蓄える二次電池２２と、を備えている。

ケース２８は、例えば合成樹脂製であり、扁平な円柱形状、または円盤形状を有している。平面視で実質的に円形の本体２１は、他の形状に比べて旋回時の旋回半径を容易に小さく抑制できる。本体２１の底面には、空気とともに被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込口４５が設けられている。

吸込口４５は、電動送風機３５が発生させる負圧によって空気とともに塵埃を吸い込む。吸込口４５は、本体２１の幅方向に延びている。換言すると、吸込口４５の左右方向の開口幅は、吸込口４５の前後方向の開口幅よりも大きい。本体２１の底面が自律走行時に被掃除面に対向（対面）しているため、本体２１の底面に設けられる吸込口４５は、被掃除面上の塵埃、または回転ブラシ３１が被掃除面から掻き上げた塵埃を容易に吸い込むことができる。

回転ブラシ３１は、吸込口４５に配置されている。回転ブラシ３１の回転中心線は、自律型電気掃除機１の幅方向に向けられている。回転ブラシ３１は、被掃除面上に自律型電気掃除機１を移動可能な状態で置いたとき、被掃除面に接触する。そのため、自律型電気掃除機１は、移動中に回転ブラシ３１を回転駆動させることによって、被掃除面上の塵埃を掻き上げて吸込口４５へ効率的に吸い込むことができる。

ブラシ用電動機３２は、回転ブラシ３１を正転方向または逆転方向へ回転駆動させる。回転ブラシ３１の正転方向とは、前進時に自律型電気掃除機１の推進力を補助する回転方向である。回転ブラシ３１の逆転方向とは、後退時に自律型電気掃除機１の推進力を補助する回転方向である。

塵埃容器３３は、電動送風機３５が発生させる吸込負圧によって吸込口４５から吸い込まれる塵埃を蓄積する。塵埃容器３３は、塵埃を濾過捕集するフィルタや、遠心分離（サイクロン分離）や直進分離（直進する空気と塵埃との慣性力の差で塵埃と空気とを分離する分離方式）などの慣性分離によって塵埃を蓄積する分離装置である。

電動送風機３５は、二次電池２２の電力を消費して駆動する。電動送風機３５は、塵埃容器３３から空気を吸い込んで吸込負圧を生じさせる。塵埃容器３３に発生した負圧は、吸込口４５に作用する。ケース２８は、電動送風機３５の排気（清浄な空気）を、ケース２８の外側へ流出させる排気口（図示省略）を有している。

走行部４１は、少なくとも一対の駆動輪４６と、それぞれの駆動輪４６を個別に駆動させる複数の駆動部としての電動機４７と、および、駆動輪４６とともに本体２１を床面に支える従動輪４８と、を備えている。

駆動輪４６は、被掃除面上の本体２１を移動させる。駆動輪４６は、幅方向（左右方向）に延びる車軸（図示省略）を有している。一対の駆動輪４６の車軸は、実質的に同一線上に配置されている。そのため、自律型電気掃除機１は、容易に直進および旋回することができる。一対の駆動輪４６の間には、吸込口４５が配置されている。駆動輪４６は、懸架装置（いわゆるサスペンション、図示省略）によって被掃除面に押さえつけられている。自律型電気掃除機１は、駆動輪４６に代えて、無限軌道（図示省略）を備えていても良い。

複数の電動機４７は、それぞれの駆動輪４６を独立して駆動させる。つまり、左右の駆動輪４６を同じ方向へ回転させることによって直進（前進、または後退）し、左右の駆動輪４６を異なる方向へ回転させることによって旋回（右旋回、または左旋回）する。自律型電気掃除機１は、直進（前進または後退）と旋回（進行方向の変更）とを組み合わせて被掃除面上を自律で移動する。また、自律型電気掃除機１は、左右の駆動輪４６の出力を上下させて直進の速度を調整したり、左右の駆動輪４６の出力を相違させて旋回半径の大小を調整したりすることができる。

従動輪４８は、本体２１の下部の幅方向の略中央部、かつ前部に配置されている。従動輪４８は、円形の回転体であり、例えばキャスターである。従動輪４８は、自律型電気掃除機１の前進、後退、および旋回に容易に追従して向きを変え、自律型電気掃除機１（本体２１）の走行（移動）を安定させる。なお、駆動輪４６の車軸、従動輪４８の車軸に支えられる自律型電気掃除機１の重心は、一対の駆動輪４６と従動輪４８とがなす三角形の内側に配置されていることが好ましい。その場合、自律型電気掃除機１（本体２１）は、転倒する危険性を下げて、安定して移動（走行）することができる。なお、従動輪４８はなくても良い。

図４は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機のブロック図である。

図２および図３に加えて図４に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、ブラシ用電動機３２、走行用の電動機４７、電動送風機３５、カメラ部４２、制御部４３、および二次電池２２に加えて、通信部５１と、報知部５２と、表示部５３と、を備えている。

通信部５１は、構内通信網９に無線で双方向通信可能に接続される無線通信部（図示省略）、ステーション２３に赤外線信号を送信する、例えば赤外線発光素子を含む送信部、およびステーション２３やリモートコントローラー（図示省略）からの赤外線信号を受信する、例えばフォトトランジスタを含む受信部（図示省略）と、を備えている。

無線通信部と中継通信機器１１との間には、無線通信回線が確立される。無線通信部は、中継通信機器１１を介して操作端末７へ情報を送信する一方、中継通信機器１１を介して操作端末７から情報を受信する。

無線通信部は、中継通信機器１１を介して操作端末７へ運転を開始することを知らせる情報を送信する。また、無線通信部は、中継通信機器１１を介して操作端末７から運転を中止させる指示を含む情報を受信する。つまり、自律型電気掃除機１は、通信部５１によって操作端末７から遠隔操作が可能であり、使用者の利便を向上させる。

報知部５２は、音声や警告音などの音によって、使用者や自律型電気掃除機１の周囲にいる第三者に運転の開始などの適宜の情報を知らせる。報知部５２は、例えばスピーカーである。

表示部５３は、点灯や点滅などの光学的な表示や、文字や図形の表示によって、使用者や自律型電気掃除機１の周囲にいる第三者に運転の開始などの適宜の情報を知らせる。表示部５３は、例えば、本体２１の天面に設けられるディスプレーである。

自律型電気掃除機１の使用者は、報知部５２から出力される音、および表示部５３に表示される視覚的な情報を通じて、自律型電気掃除機１の状態を容易に知ることができる。また、自律型電気掃除機１の使用者は、通信部５１および操作端末７を含む運転制御システム２を通じて、自律型電気掃除機１の状態を容易に知ることができる。なお、自律型電気掃除機１は、報知部５２および表示部５３のいずれか一方のみを備えていても良い。

カメラ部４２は、自律型電気掃除機１の正面に設けられて、自律型電気掃除機１の前方を撮影する。カメラ部４２は、例えばデジタルカメラである。つまり、カメラ部４２は、撮影した画像を電気信号に変換する撮像素子６０（イメージセンサー）と、撮像素子６０に像を結ぶ（生じさせる）光学系６１と、を備えている。撮像素子６０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサー（Charge-Coupled Device image sensor）や、ＣＭＯＳイメージセンサー（Complementary metal-oxide-semiconductor image sensor）である。そのため、自律型電気掃除機１は即座に画像をデジタルデータで取り扱うことができる。つまり、カメラ部４２で撮影された画像は、例えば画像処理回路（図示省略）を利用することで所定のデータ形式に圧縮したり、二値画像に変換したり、グレースケールに変換したりすることができる。カメラ部４２は、例えば数十ミリ秒ごと、または数秒ごとなどの所定の時間間隔でデジタルの画像を撮影する。カメラ部４２は、例えば可視光領域の画像を撮影する。可視光領域の画像は、例えば赤外領域の画像に比べて画質が良好であり、複雑な画像処理を施すことなく使用者に視認可能な情報を容易に提供できる。

光学系６１は、例えばレンズ（図示省略）と、レンズカバー（図示省略）とを含んでいる。レンズカバーは、レンズを覆って保護している。レンズカバーは、レンズに達する光を調整するレンズフィルターであっても良い。

なお、カメラ部４２は、単眼カメラであっても良いし（図３中に破線で示す）、ステレオカメラであっても良い（図３中に二点鎖線で示す）。ステレオカメラの場合には、カメラ部４２で実質的に同時に撮影する２つの画像（ステレオ画像）は、自律型電気掃除機１の幅方向の中心線を延長した前方の位置を含む撮影範囲で重なり合っている。この場合、カメラ部４２は、撮影範囲における奥行き（自律型電気掃除機１から見た離間距離）の情報を得ることができる。

また、カメラ部４２には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や電球などの照明装置（図示省略）が併設されていても良い。照明装置は、カメラ部４２の撮影範囲の一部または全部を照らす。照明装置は、家具などの障害物の陰のような暗い場所や、夜間などの暗い環境下であっても、カメラ部４２による適切な画像の取得を可能にする。

制御部４３は、例えば中央処理装置（Central Processing Unit、ＣＰＵ、図示省略）、中央処理装置で実行（処理）される各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する補助記憶装置（例えば、Read Only Memory、ＲＯＭ、図示省略）、プログラムの作業領域が動的に確保される主記憶装置（例えば、Random access memory、ＲＡＭ、図示省略）を備えている。主記憶装置には、カメラ部４２で撮影された画像を記憶する画像記憶部６５が確保されている。補助記憶装置は、例えば不揮発性メモリのように書き換え可能なものであることが好ましい。

制御部４３は、ブラシ用電動機３２、走行用の電動機４７、電動送風機３５、カメラ部４２、通信部５１、報知部５２、表示部５３、および二次電池２２に電気的に接続されている。制御部４３は、通信部５１を介して操作端末７、ステーション２３、およびリモートコントローラーから受信する指令に応じてブラシ用電動機３２、走行用の電動機４７、電動送風機３５、カメラ部４２、通信部５１、報知部５２、表示部５３、および二次電池２２を制御する。

制御部４３は、自律型電気掃除機１の自律移動を制御する自律制御部７１と、カメラ部４２の動作を制御するカメラ制御部７２と、を備えている。

自律制御部７１は、走行部４１の電動機４７の動作を制御する走行制御部７５と、ブラシ用電動機３２、および電動送風機３５の動作を制御する掃除制御部７６と、を備えている。

走行制御部７５は、走行部４１の電動機４７に流れる電流の大きさ、および向きを制御して、電動機４７を正転、または逆転させる。走行制御部７５は、電動機４７を正転、または逆転させることで、駆動輪４６の駆動を制御している。

また、走行制御部７５は、掃除場所の環境地図情報（図示省略）を記憶する地図情報記憶部７７を備えている。走行制御部７５は、環境地図情報に基づいて走行経路を設定し、この走行経路に倣って自律型電気掃除機１を被掃除面上で自律走行させる。換言すると、制御部４３は、環境地図情報に基づいて本体２１を移動させて掃除場所の掃除を行う。

地図情報記憶部７７は、補助記憶装置に確保される記憶領域に構築されたデータの集合であって、適宜のデータ構造を有している。地図情報記憶部７７は、補助記憶装置から主記憶装置に読み込まれて利用され、適宜の更新を経て、補助記憶装置へ上書きされる。

環境地図情報は、地図情報記憶部７７に格納可能なデータ構造で表現された、または記述された環境地図（Environment Map、いわゆるマップ）である。環境地図情報は、自律型電気掃除機１の使用に際して、事前に準備されるものであっても良いし、Simultaneous Localization and Mapping（ＳＬＡＭ）によって自己位置推定と同時に作成されるものであっても良い。ＳＬＡＭで環境地図情報を作成する場合には、自律型電気掃除機１は、自機の前方（前進方向）の画像を撮影するカメラ部４２の他に、マップの作成に必要なカメラや、エンコーダなどの種々のセンサ（図示省略）を備えていることが好ましい。環境地図情報は、掃除運転にともなう移動の過程で作成、および更新されても良いし、運搬運転にともなう移動の過程で作成、および更新されても良い。

環境地図情報は、自律型電気掃除機１と操作端末７とで共有される。そのため、通信部５１は、中継通信機器１１を介して操作端末７へ環境地図情報を送信する。環境地図情報を共有することによって、使用者は、操作端末７を通じて自律型電気掃除機１の現在位置（位置情報）を正確に把握できる。また、使用者は、操作端末７を通じて自律型電気掃除機１を環境地図情報上の任意の箇所を指定して自律型電気掃除機１を移動させることができる。そして、使用者は、カメラ部４２が撮影する画像によって、自律型電気掃除機１を移動させた先（つまり移動の目的地）の状況を容易に把握することができる。

掃除制御部７６は、ブラシ用電動機３２、および電動送風機３５を個別に制御する。

カメラ制御部７２は、カメラ部４２のシャッタの動作を制御する。シャッタを所定の時間間隔で動作させることで、所定の時間間隔ごとにカメラ部４２に画像を撮像させる。カメラ制御部７２は、カメラ部４２で撮影された画像Ｉを画像記憶部６５に記憶する。なお、画像記憶部６５に記憶される画像情報は、カメラ部４２で撮影された画像Ｉの全ての情報を含んでいても良く、例えば、カメラ部４２で撮影された画像Ｉをグレースケールに変換した画像（以下、カメラ部４２で撮影された元の画像Ｉと同じく画像Ｉと呼ぶ。）であっても良い。グレースケール画像の場合には、画像Ｉの画素値は輝度値と一致する。グレースケールに変換した画像Ｉを保存する場合には、制御部４３は、元画像を記憶する場合に比べて、画像記憶部６５に割り当てるメモリ領域の容量（リソース）を少量で済ませることが可能である。また、グレースケールに変換した画像Ｉを以後の処理に使用する場合には、制御部４３は、元画像を処理する場合に比べて中央処理装置の負荷を軽減できる。

なお、カメラ制御部７２で実行される画像Ｉのグレースケール化を含む画像処理は、カメラ部４２で実行されても良い。カメラ部４２で画像処理を実行することによって、中央処理装置の負荷が軽減される。

また、カメラ制御部７２は、照明装置の点灯と消灯とを制御する。

二次電池２２は、ブラシ用電動機３２、走行用の電動機４７、電動送風機３５、カメラ部４２、制御部４３、通信部５１、報知部５２、および表示部５３の電源である。換言すると、二次電池２２が蓄えている電力は、自律走行に費やされる。なお、図４において、二次電池２２から各部へ電力を供給する電力線の図示は省略した。二次電池２２は、ブラシ用電動機３２、走行用の電動機４７、電動送風機３５、制御部４３、カメラ部４２、および通信部５１へ供給される電力を蓄えている。そのため、自律型電気掃除機１は、電源コードを必要とせず、電源コードの長さや敷設経路に制約されることなく、自由に自律走行することができる。

二次電池２２は、例えば本体２１の底面や背面に設けられる充電端子（図示省略）に電気的に接続されている。自律型電気掃除機１は、ステーション２３に帰巣すると、この充電端子をステーション２３の充電端子（図示省略）に電気的に接続する。そのため、自律型電気掃除機１は、使用者の手を煩わせることなく、二次電池２２をステーション２３に電気的に接続することが可能であり、かつ、次の掃除運転を待機している最中、二次電池２２を充電することができる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、例えば赤外線センサーなどの非接触センサー（図示省略）や、接触により障害物を検出する接触センサー（図示省略）などを含む障害物検知部７８を備えている。障害物検知部７８の検知対象は、例えば、掃除場所の外壁、および掃除場所に置かれた家具を含み、自律型電気掃除機１の移動を妨げる障害物である。自律型電気掃除機１は、障害物検知部７８が障害物を検知すると、走行方向を変えたり、後退したりするなどの回避動作を行う。

次いで、本実施形態に係る自律型電気掃除機１による進入禁止制御について説明する。

図５および図６は、本実施形態に係る自律型電気掃除機が実行する進入禁止制御を表す概念図である。

図５および図６に示すように、掃除場所ＣＡは、例えば扉（図示省略）を通じて出入り可能な居室である。掃除場所ＣＡには、例えば陶器製の置物のような壊れやすいものが置いてある場所や、傷付きやすい家具のような自律型電気掃除機１を接触させたくないものが置いてある場所のように、自律型電気掃除機１の進入を禁じることが好ましい領域ＰＡが存在する場合がある。自律型電気掃除機１の進入を禁じる領域ＰＡを、単に「進入禁止領域ＰＡ」と呼ぶ。

進入禁止領域ＰＡの設定には、進入禁止領域識別標識Ｓ１（以下、単に「第一標識Ｓ１」と呼ぶ。）が用いられる。第一標識Ｓ１は、掃除場所ＣＡに配置されて本体２１の進入を禁じる進入禁止領域ＰＡを設定する。第一標識Ｓ１は、いわゆるバーチャルガードのように、進入禁止領域ＰＡを区画する信号を自ら発する標識装置Ｓ１−１や、視覚的に記述された情報によって進入禁止領域ＰＡを表現する二次元コードや一次元コードを含むコードＳ１−２である。なお、図５では単なる矩形で図示するが、コードＳ１−２は、壁面に貼付して使用される。

標識装置Ｓ１−１は、例えば所定のビーム幅の赤外線信号ＩＲを、進入禁止領域ＰＡを識別する信号として出力する。自律型電気掃除機１は、この赤外線信号ＩＲによって識別される仮想的な壁によって区画される進入禁止領域ＰＡを検知し、進入禁止領域ＰＡへの進入を避ける。

コードＳ１−２は、その周囲に進入禁止領域ＰＡが仮想的に区画されていること、および区画される進入禁止領域ＰＡの大きさや形状を含む情報を提供する。

そして、図４から図６に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、第一標識Ｓ１を検知可能な第一標識検知部８１と、環境地図に基づいて本体２１を移動させて掃除場所ＣＡの掃除を行い、かつ第一標識検知部８１が第一標識Ｓ１を検知した場合には、進入禁止領域ＰＡへの本体２１の進入を避けて掃除場所ＣＡの掃除を行う走行制御部７５と、を備えている。

第一標識検知部８１は、第一標識Ｓ１（標識装置Ｓ１−１）に無線信号を送信する、例えば赤外線発光素子を含む送信部８２と、第一標識Ｓ１からの赤外線信号を受信する、例えばフォトトランジスタを含む受信部８３と、を備えている。第一標識検知部８１は、赤外線を利用して第一標識Ｓ１と双方向に通信を行い、進入禁止領域ＰＡを区画する仮想的な壁（境界）を形成することができる。

また、第一標識検知部８１は、第一標識Ｓ１（コードＳ１−２）を読み取り可能な復号装置８５を有している。復号装置８５は、第一標識Ｓ１を読み取るための専用の装置であっても良い。復号装置８５は、第一標識Ｓ１の画像を取得するカメラ部４２と、第一標識Ｓ１の画像から進入禁止領域ＰＡを記述した情報を復号する復号処理部（図示省略）と、を含んでいても良い。復号処理部は、例えば制御部４３で実行されるプログラムである。

そして、走行制御部７５は、第一標識検知部８１が第一標識Ｓ１を検知した場合には、進入禁止領域情報を地図情報記憶部７７に記憶させる。

進入禁止領域情報は、掃除場所ＣＡ（つまり環境地図）の内側に設定される進入禁止領域ＰＡを識別する情報である。進入禁止領域情報は、進入禁止領域ＰＡが掃除場所ＣＡのどの場所に、どのような広さで設定されているか、を識別可能なデータ構造を有する情報である。地図情報記憶部７７は、複数の進入禁止領域情報を記憶することができる。換言すると、自律型電気掃除機１は、複数の進入禁止領域ＰＡを設定することができる。

走行制御部７５は、地図情報記憶部７７に進入禁止領域情報が記憶されている場合には、第一標識検知部８１が第一標識Ｓ１を検知していない場合であっても、進入禁止領域ＰＡへの本体２１の進入を避けて掃除場所ＣＡの掃除を行う。

つまり、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、掃除場所ＣＡに第一標識Ｓ１を一度だけ設置して、地図情報記憶部７７に進入禁止領域情報が記憶された場合には、それ以後、掃除場所ＣＡから第一標識Ｓ１を撤去しても、自律型電気掃除機１による進入禁止制御を繰り返す。そのため、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、地図情報記憶部７７に進入禁止領域情報が記憶された場合には、掃除場所ＣＡに第一標識Ｓ１を常設しておかなくても、自律型電気掃除機１による進入禁止制御を繰り返すことができる。

なお、進入禁止制御とは、進入禁止領域ＰＡへの本体２１の進入を避けて掃除場所ＣＡの掃除または移動を行う制御である。説明を簡単にするために、第一標識検知部８１が掃除場所ＣＡに設置された第一標識Ｓ１を検知した結果に基づいて行われる進入禁止制御を、実体式進入禁止制御と呼ぶ（図５）。地図情報記憶部７７に記憶された進入禁止領域情報に基づいて行われる進入禁止制御を、仮想式進入禁止制御と呼ぶ（図６）。図５中の実線矢印Ｔは、実体式進入禁止制御における自律型電気掃除機１の走行軌跡の一例である。図６中の実線矢印Ｔは、仮想式進入禁止制御における自律型電気掃除機１の走行軌跡の一例である。

実体式進入禁止制御と仮想式進入禁止制御とは、同時に実行することができる。例えば、掃除場所ＣＡに１つの第一標識Ｓ１を設置して実体式進入禁止制御が行われると、進入禁止領域情報が地図情報記憶部７７に記憶される。このときに設定される進入禁止領域ＰＡを、第一進入禁止領域ＰＡ１と呼ぶ。その後、第一標識Ｓ１が撤去されると、自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御によって第一進入禁止領域ＰＡ１への進入を避ける。このような状態で、前回とは異なる箇所へ第一標識Ｓ１を設置し、自律型電気掃除機１の運転を始めると、自律型電気掃除機１は、第一進入禁止領域ＰＡ１に対する仮想式進入禁止制御と、別の場所に設置された第一標識Ｓ１に対する実体式進入禁止制御と、を同時に行う。このとき、別の場所に設置された第一標識Ｓ１に対応する進入禁止領域情報が地図情報記憶部７７に記憶される。このときに設定される進入禁止領域ＰＡを、第二進入禁止領域ＰＡ２と呼ぶ。その後、第一標識Ｓ１が撤去されると、自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御によって第一進入禁止領域ＰＡ１、および第二進入禁止領域ＰＡ２への進入を避ける。

走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを切り換えることができる。換言すると、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御を有効にしたり、無効にしたりすることができる。つまり、使用者は、第一標識Ｓ１の設置と撤去とを繰り返すことなく、進入禁止制御の有効と無効とを切り換えることができる。

走行制御部７５は、例えば、自律型電気掃除機１に設けられる切替スイッチ８７の操作や、電気通信網３を介して操作端末７から受信する操作指示に基づいて、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを切り替える。

切替スイッチ８７は、例えば本体２１の天面に設けられていることが好ましい。切替スイッチ８７は、仮想式進入禁止制御の有効化を入力する状態と、仮想式進入禁止制御の無効化を入力する状態と、を有している。切替スイッチ８７は、押し下される都度、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを交互に切り替えるスイッチであっても良い。

操作端末７には、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを切り替える操作指示を受け付けるシンボル、例えばアイコンやトグルスイッチが表示される。

仮想式進入禁止制御の有効化の操作および無効化の操作は、自律型電気掃除機１がステーション２３に帰巣している場合のみに限定されていても良いし、帰巣しているか否かに係わらず、自律型電気掃除機１が掃除運転を行っている最中であっても許容されるものであっても良い。そのため、使用者が誤って仮想式進入禁止制御を無効にした状態で掃除運転が始まった場合であっても、使用者は、仮想式進入禁止制御を有効にして設定を正すことができる。

なお、仮想式進入禁止制御の有効と無効との切替は、進入禁止領域ＰＡが複数設定されている場合には、全ての進入禁止領域ＰＡを一括して切換可能であっても良いし、それぞれの進入禁止領域ＰＡを個別に切換可能であっても良い。換言すると、自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを、進入禁止領域情報ごとに切り換えることができる。

走行制御部７５は、進入禁止領域情報を初期化（消去）することができる。また、進入禁止領域情報は、進入禁止領域ＰＡが複数設定されている場合には、全ての進入禁止領域情報を一括して初期化可能（消去可能）であっても良いし、それぞれの進入禁止領域情報を個別に初期化可能（消去可能）であっても良い。進入禁止領域情報は、仮想式進入禁止制御の有効と無効との切替と同様に、例えば、自律型電気掃除機１に設けられる初期化スイッチ８８の操作や、電気通信網３を介して操作端末７から受信する操作指示に基づいて、初期化される。

初期化スイッチ８８は、例えば本体２１の天面に設けられていることが好ましい。初期化スイッチ８８は、進入禁止領域情報を一括して、または個別に初期化する。初期化スイッチ８８は、例えば、押し下される都度、初期化対象の進入禁止領域情報を順次に変更し、長押しされると、選択された進入禁止領域情報を初期化する。なお、進入禁止領域ＰＡを環境地図に対応付けて自律型電気掃除機１の表示部５３に表示することで、初期化対象の進入禁止領域情報を容易に指定することが可能である。

操作端末７は、進入禁止領域ＰＡを環境地図に対応付けて表示し、初期化対象の進入禁止領域情報を指定して消去可能な操作画面を提供することが好ましい。

進入禁止領域情報の初期化の操作は、自律型電気掃除機１がステーション２３に帰巣している場合のみに限定されていても良いし、帰巣しているか否かに係わらず、自律型電気掃除機１が掃除運転を行っている最中であっても許容されるものであっても良い。

また、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御が無効の状態で掃除運転を終えた場合には、次回の掃除運転を行うまでに、仮想式進入禁止制御を有効に切り替える。換言すると、仮想式進入禁止制御の初期設定は、「有効」の状態である。仮想式進入禁止制御が無効に設定された場合には、掃除運転を終えてから次回の掃除運転までに、仮想式進入禁止制御は、初期設定である「有効」の状態へ戻る。

例えば、壊れやすい置物が置かれた進入禁止領域ＰＡが設定済みであり、使用者が意図的、かつ一時的に置物を掃除場所から撤去してこの進入禁止領域ＰＡの掃除を行いたい場合に都合が良い。使用者は、置物を掃除場所から撤去し、かつ仮想式進入禁止制御を無効にして、自律型電気掃除機１に進入禁止領域ＰＡを掃除させる。この後、使用者は、置物を掃除場所に戻す。このとき、仮想式進入禁止制御が無効の状態で維持されると、自律型電気掃除機１は、使用者の意図に反して置物が戻された進入禁止領域ＰＡへ進入する恐れがある。そこで、自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御を初期設定である「有効」の状態へ戻し、進入禁止領域ＰＡへの進行を避ける。

なお、掃除運転の開始は、ステーション２３に帰巣している自律型電気掃除機１が、ステーション２３から離脱して掃除を始めることである。掃除運転の終了は、ステーション２３から離れている自律型電気掃除機１が、ステーション２３へ帰巣することである。掃除運転の終了は、自律型電気掃除機１の二次電池２２が残量不足になって、自律型電気掃除機１が充電のためにステーション２３へ帰巣し、掃除場所ＣＡの掃除を終えないままに充電状態になることを含んでも良いし、含まなくても良い。

また、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御が無効の状態で掃除運転を終えた場合であっても、次回の掃除運転を行うまでに、再度、仮想式進入禁止制御が無効に設定された場合には、この設定に従う。そのため、自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御を無効に設定する使用者の意図を、簡潔に反映することができる。

さらに、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御が無効の状態で進入禁止領域ＰＡの掃除を終えると、掃除運転の継続中であっても仮想式進入禁止制御を有効に切り替えても良い。このような場合、走行制御部７５は、進入禁止領域ＰＡ内外を出入りしながら掃除を行うよりも、進入禁止領域ＰＡに一旦進入した後は、進入禁止領域ＰＡ内を集中的に掃除し、進入禁止領域ＰＡ内の掃除を終えてから進入禁止領域ＰＡ外へ退出することが好ましい。

また、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを、所望のスケジュールで切り換えることができる。一般に、自律型電気掃除機１は、所望のスケジュール設定や、タイマー設定に基づいて掃除運転を開始することができる。そこで、走行制御部７５は、所望のスケジュール設定や、タイマー設定に、仮想式進入禁止制御を有効にするか、無効にするかを組み合わせて、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを、所望のスケジュールで切り換える。例えば、通常は使用者の趣味に関連するものが置かれているため、進入禁止領域ＰＡを設定しておきたい一方で、定期的、例えばある定まった曜日に、進入禁止領域ＰＡ内を片付けて掃除したいと言った要望に、容易に応じることができる。

また、図４に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、掃除場所ＣＡに配置されて仮想式進入禁止制御の有効と無効とを設定する進入禁止制御設定標識Ｓ２（以下、単に「第二標識Ｓ２」と呼ぶ。）を検知可能な第二標識検知部９１を備えている。

第二標識Ｓ２は、視覚的に記述された情報によって仮想式進入禁止制御の有効および無効のいずれか一方を表現する二次元コードや一次元コードを含むコードである。仮想式進入禁止制御の初期設定が「有効」に設定される場合には、第二標識Ｓ２は、「無効」を識別するコードであることが好ましい。仮想式進入禁止制御の初期設定が「無効」に設定される場合には、第二標識Ｓ２は、「有効」を識別するコードであることが好ましい。

第二標識検知部９１が第二標識Ｓ２を検知した場合には、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを第二標識Ｓ２の設定内容に応じて設定する。つまり、第二標識検知部９１が「有効」を識別する第二標識Ｓ２を検知した場合には、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御を有効に設定する。第二標識検知部９１が「無効」を識別する第二標識Ｓ２を検知した場合には、走行制御部７５は、仮想式進入禁止制御を無効に設定する。

第二標識検知部９１は、第二標識Ｓ２を読み取り可能な第二復号装置９２を有している。第二復号装置９２は、第二標識Ｓ２を読み取るための専用の装置であっても良い。第二復号装置９２は、第二標識Ｓ２の画像を取得するカメラ部４２と、第二標識Ｓ２の画像から仮想式進入禁止制御の有効または無効を記述した情報を復号する第二復号処理部（図示省略）と、を含んでいても良い。第二復号処理部は、例えば制御部４３で実行されるプログラムである。

以上のように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、第一標識検知部８１が第一標識Ｓ１を検知した場合には、環境地図上に進入禁止領域ＰＡを識別する進入禁止領域ＰＡ情報を地図情報記憶部７７に記憶させる。そして、自律型電気掃除機１は、進入禁止領域ＰＡ情報が地図情報記憶部７７に記憶されている場合には、第一標識検知部８１が第一標識Ｓ１を検知しない場合であっても、進入禁止領域ＰＡへの本体２１の進入を避けて掃除場所ＣＡの掃除を行う。つまり、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、第一標識Ｓ１を利用して進入禁止領域ＰＡを一度設定すれば、第一標識Ｓ１を常設しておかなくても、自律型電気掃除機１による進入禁止制御（仮想式進入禁止制御）を繰り返す。そのため、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、常設の第一標識Ｓ１を要する場合の不都合、例えば、居室の景観を損ねたり、居室に第一標識Ｓ１の設置スペースを要したり、不注意によって第一標識Ｓ１の設置箇所が意図から外れたり、信号の送信方向が意図とは異なってしまったりすることがない。つまり、自律型電気掃除機１は、進入禁止制御の利便を使用者へ確実に提供できる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを切り換えることができる。つまり、自律型電気掃除機１は、進入禁止制御の利用に際して、第一標識Ｓ１の設置と撤去とを繰り返す必要がない。そのため、自律型電気掃除機１は、進入禁止制御の利便を向上できる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御が無効の状態で掃除運転を終えた場合には、次回の掃除運転を行うまでに仮想式進入禁止制御を有効に切り替える。つまり、自律型電気掃除機１は、使用者が意図的に無効にしたものの、有効に戻すことを失念してしまって進入禁止制御が無効のまま維持されることがない。そのため、自律型電気掃除機１は、進入禁止制御の利便をさらに向上できる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、進入禁止領域情報を複数記憶可能な地図情報記憶部７７を備えている。そのため、自律型電気掃除機１は、複数の第一標識Ｓ１を用いなくとも、複数の進入禁止領域ＰＡを設定することができる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、複数の進入禁止領域ＰＡに対する仮想式進入禁止制御の有効と無効とを、進入禁止領域ＰＡごとに切り換えることができる。つまり、自律型電気掃除機１は、進入禁止制御の利用に際して、多数の第一標識Ｓ１の設置と撤去とを繰り返す必要がない。そのため、自律型電気掃除機１は、進入禁止制御の利便を極めて向上できる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、進入禁止領域情報を初期化することができる。そのため、自律型電気掃除機１は、不必要になった進入禁止領域ＰＡを容易に消去できるとともに、不要な第一標識Ｓ１が多数発生するような状況を回避できる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを、所望のスケジュールで切り換えることができる。そのため、自律型電気掃除機１は、進入禁止制御の利便を向上できる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、第二標識検知部９１が第二標識Ｓ２を検知した場合には、仮想式進入禁止制御の有効と無効とを第二標識Ｓ２の設定内容に応じて設定する。そのため、自律型電気掃除機１は、第二標識Ｓ２の有無を通じて仮想式進入禁止制御が有効な状態にあるのか、無効な状態にあるのかを容易に把握することができる。

したがって、本実施形態に係る自律型電気掃除機１によれば、第一標識Ｓ１を常設することなく、掃除場所ＣＡに進入禁止領域ＰＡを設定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…自律型電気掃除機、２…運転制御システム、３…電気通信網、４…サーバ、５…遠隔操作端末、６…構内端末、７…操作端末、８…外部ネットワーク、９…構内通信網、１１…中継通信機器、１３…インターネット、２１…本体、２２…二次電池、２３…ステーション、２４…電源コード、２８…ケース、３１…回転ブラシ、３２…ブラシ用電動機、３３…塵埃容器、３５…電動送風機、４１…走行部、４２…カメラ部、４３…制御部、４５…吸込口、４６…駆動輪、４７…電動機、４８…従動輪、５１…通信部、５２…報知部、５３…表示部、６０…撮像素子、６１…光学系、６５…画像記憶部、７１…自律制御部、７２…カメラ制御部、７５…走行制御部、７６…掃除制御部、７７…地図情報記憶部、７８…障害物検知部、８１…第一標識検知部、８２…第一標識検知部の送信部、８３…第一標識検知部の受信部、８５…復号装置、８７…切替スイッチ、８８…初期化スイッチ、９１…第二標識検知部、９２…第二復号装置。

Claims (8)

1. 自律移動可能な本体と、
   掃除場所の環境地図を記憶する記憶部と、
   前記掃除場所に配置されて前記本体の進入を禁じる進入禁止領域を設定する標識を検知可能な検知部と、
   前記環境地図に基づいて前記本体を移動させて前記掃除場所の掃除を行い、かつ前記検知部が前記進入禁止領域を検知した場合には、前記進入禁止領域への前記本体の進入を避けて前記掃除場所の掃除を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記検知部が前記標識を検知した場合には、前記環境地図上に前記進入禁止領域を識別する進入禁止領域情報を前記記憶部に記憶させ、
   前記進入禁止領域情報が前記記憶部に記憶されている場合には、前記検知部が前記標識を検知しない場合であっても、前記進入禁止領域への前記本体の進入を避けて前記掃除場所の掃除を行う自律型電気掃除機。
2. 前記進入禁止領域情報に基づく前記進入禁止領域への前記本体の進入禁止制御の有効と無効とを切り換え可能な請求項１に記載の自律型電気掃除機。
3. 前記進入禁止制御が無効の状態で掃除運転を終えた場合には、次回の掃除運転を行うまでに、前記進入禁止制御を有効に切り替える請求項２に記載の自律型電気掃除機。
4. 前記記憶部は、前記進入禁止領域情報を複数記憶可能である請求項１から３のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。
5. 前記進入禁止領域情報に基づく前記進入禁止領域への前記本体の進入禁止制御の有効と無効とを、前記進入禁止領域情報ごとに切り換え可能な請求項１に記載の自律型電気掃除機。
6. 前記進入禁止領域情報を初期化可能な請求項１から５のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。
7. 前記進入禁止領域情報に基づく前記進入禁止領域への前記本体の進入禁止制御の有効と無効とを、所望のスケジュールで切り換え可能な請求項１から６のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。
8. 前記掃除場所に配置されて前記進入禁止領域情報に基づく前記進入禁止領域への前記本体の進入禁止制御の有効と無効とを設定する第二標識を検知可能な第二検知部を備え、
   前記第二検知部が前記第二標識を検知した場合には、前記進入禁止領域情報に基づく前記進入禁止領域への前記本体の進入禁止制御の有効と無効とを前記第二標識の設定内容に応じて設定する請求項１から７のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。

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