JP2022161975A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】自走式掃除機１００は、床面Ｆ上を移動する本体部１０１と、床面Ｆを掃除するための清掃ユニット１４０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、障害物を検出する障害物検出部（障害物センサ１７３、測距センサ１７４及びカメラ１７５）と、本体部１０１及び移動部を制御する制御部１５０とを備え、制御部１５０は、前記障害物検出部が障害物（段差Ｂ）を検出した後に、検出された障害物の全周縁に沿って周回する周回進路Ｃ２で本体部１０１が移動しながら掃除するように、移動部と清掃ユニット１４０を制御し、本体部１０１が障害物の全周縁を１周した後に、障害物を乗り上がるように、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。敷物に対して自走式掃除機が乗り上がる際には、自走式掃除機の本体部が床面に対して傾くことになる。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。この清掃性の低下は、段差と床面とがなす隅部で顕著となる。

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、床面上を移動する本体部と、床面を掃除するための清掃ユニットと、前記本体部を移動または旋回させるための移動部と、障害物を検出する障害物検出部と、前記本体部及び前記移動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記障害物検出部が障害物を検出した後に、検出された障害物の全周縁に沿って周回する周回進路で前記本体部が移動しながら掃除するように、前記移動部と前記清掃ユニットを制御し、前記本体部が前記障害物の全周縁を１周した後に、前記障害物を乗り上がるように、前記移動部を制御する。

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、床面に対する清掃性の低下を抑制可能な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、実施の形態に係る本体部の前方に段差Ｂが存在している場合を示す説明図である。 図７は、実施の形態に係る方向転換後での本体部と段差との位置関係を示す説明図である。 図８は、実施の形態に係る本体部の終点位置からの段差通過進路を示す説明図である。 図９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１０は、変形例１に係る本体部の動作を示す説明図である。 図１１は、変形例２に係る本体部の動作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６参照）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メインモータ、本体部１０１の右前端部及び左前端部に取り付けられたサイドブラシ１４１（図３等参照）、サイドブラシ１４１を回転させるサブ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メインモータ、サブ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のメイン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。このとき、制御部１５０は、清掃ユニット１４０のサブモータを制御して、サイドブラシ１４１も回転させている。このため、サイドブラシ１４１で掃き集められたゴミも吸引される。

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６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、あるいは廊下と部屋との間にある段差などが挙げられる。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、例えば、衝突センサ１１９は、正常状態の本体部１０１に対して、持ち上げ状態の本体部１０１が乗り換え可能な高さよりもわずかに上方の位置に配置されている。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が乗り越え可能な段差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（高さ）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。図６は、実施の形態に係る本体部１０１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、図６中、矢印Ｙ１は、本体部１０１の現在の進行方向を示している。また、本実施の形態では、段差Ｂは、部屋と廊下との間にある段差であるものとする。このため、段差Ｂの両側方には、壁Ｗが配置されている。

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、本体部１０１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、本体部１０１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。

制御部１５０は、カメラ１７５から取得した画像に基づいて段差Ｂの縁辺ｂ１を検出する。段差Ｂには複数の縁辺が存在しているが、制御部１５０は、本体部１０１に対して進行方向Ｙ１で対向する縁辺ｂ１を判断対象とする。

制御部１５０は、カメラ１７５から取得した画像に基づいて現在位置から縁辺ｂ１までの距離及び縁辺ｂ１が進行方向Ｙ１に対する角度αを測定する。本実施の形態では、角度αは略９０度としている。

制御部１５０は、測定した距離の直前で本体部１０１が停止するように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。これにより、本体部１０１は、段差Ｂに接触する直前に一時停止することとなる。

制御部１５０は、一時停止地点で本体部１０１が旋回して方向転換（図６中、矢印Ｙ２参照）するように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。この方向転換では、制御部１５０は、方向転換後の本体部１０１の進行方向Ｙ２が縁辺ｂ１に沿う方向となる旋回角度を角度αに基づいて決定し、当該決定した旋回角度で本体部１０１を旋回させる（図６中、二点鎖線Ｌ２参照）。この旋回地点Ｐ（一時停止地点）の位置情報については、制御部１５０は環境地図内に記録している。

図７は、実施の形態に係る方向転換後での本体部１０１と段差Ｂとの位置関係を示す説明図である。図７は、本体部１０１の一部を進行方向Ｙ２から見た図である。図７に示すように、方向転換後の本体部１０１は、当該本体部１０１が段差Ｂの縁辺ｂ１の壁面ｂ１１に対して接触はしないものの、サイドブラシ１４１が接触する掃除可能位置に配置されている。掃除可能位置に本体部１０１が配置されていれば、段差Ｂの壁面ｂ１１と床面Ｆとがなす隅部Ｅにあるゴミを、サイドブラシ１４１によって掻き集めて、当該隅部Ｅを掃除することができる。掃除可能位置へは、本体部１０１が方向転換時点で配置されていてもよいし、方向転換後に配置されていてもよい。前者の場合においては、旋回地点Ｐが予め掃除可能位置に対応した地点に設定されている。後者の場合においては、方向転換後に制御部１５０が走行用モータ１３６を制御することで、本体部１０１の位置を微調整し、掃除可能位置に本体部１０１を配置する。これらを併用することも可能である。

また、方向転換後においては、制御部１５０は、走行用モータ１３６を制御することで、本体部１０１を進行方向Ｙ２に沿って移動させる。このとき、制御部１５０は、本体部１０１を縁辺ｂ１の終点に対応する終点位置まで移動させる。

この移動時及び、旋回地点Ｐでの方向転換時においても、制御部１５０は、清掃ユニット１４０のメインモータ、電動ファン及びサブモータを制御して、隅部Ｅのゴミをサイドブラシ１４１で掻き集め、吸引している。このように、制御部１５０は、本体部１０１が隅部Ｅを掃除するように、清掃ユニット１４０及び駆動ユニット１３０を制御している。

図８は、実施の形態に係る本体部１０１の終点位置からの段差通過進路Ｃ１を示す説明図である。図８に示すように、制御部１５０は、本体部１０１を終点位置まで移動させた後には、段差Ｂを乗り越えるための段差通過進路Ｃ１で本体部１０１が移動するように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。具体的には、制御部１５０は、終点位置で本体部１０１が旋回して方向転換（図８中、矢印Ｙ３参照）するように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。この方向転換後には、制御部１５０は、本体部１０１が、段差通過進路Ｃ１を通って段差Ｂを乗り越えるように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。前述したように環境地図内に旋回地点Ｐの位置情報が記録されているので、制御部１５０は、当該位置情報を基にして、旋回地点Ｐを進行方向Ｙ１で通過して段差Ｂに進入する段差通過進路Ｃ１を作成する。このような段差通過進路Ｃ１であるので、本体部１０１が段差Ｂに乗り上がる部分の隅部Ｅは、すでに掃除された状態となっている。なお、段差通過進路Ｃ１は、すでに掃除された隅部Ｅを通過して段差Ｂに乗り上がる経路であれば如何様でもよい。ただし、段差通過進路Ｃ１が、段差Ｂの縁辺ｂ１に対して直交するように段差Ｂに進入する経路を含んでいると、本体部１０１の一対の車輪１３１が段差Ｂの縁辺ｂ１に対して滑りにくくなり、本体部１０１を段差Ｂに確実に乗り上げることができる。

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が段差通過進路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。

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９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Ｓ１において、制御部１５０は、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、本体部１０１が段差Ｂに接触する直前の位置に到達したか否かを判断する。ステップＳ２において、制御部１５０は、本体部１０１が段差Ｂに接触する直前の位置に到達していない場合にはそのままの進路で掃除を継続し、到達した場合にはステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、制御部１５０は、走行用モータ１３６を制御して、本体部１０１を一時停止させて、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、制御部１５０は、走行用モータ１３６を制御して、一時停止地点（旋回地点Ｐ）で、方向転換後の本体部１０１の進行方向Ｙ２が縁辺ｂ１に沿う方向となるように、本体部１０１を旋回させて方向転換を行い、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、制御部１５０は、走行用モータ１３６を制御して、本体部１０１を進行方向Ｙ２で終点位置まで移動させ、ステップＳ６に移行する。これにより、ステップＳ５では、本体部１０１は、段差Ｂの縁辺ｂ１に沿って移動しながら隅部Ｅを掃除する。

ステップＳ６では、制御部１５０は、走行用モータ１３６を制御して、本体部１０１を段差通過進路Ｃ１で移動させ、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ８では、制御部１５０は、旋回地点Ｐに到達したか否かを判断し、旋回地点Ｐに到達していない場合には段差通過進路Ｃ１での移動を継続し、到達した場合にはステップＳ８に移行する。

ステップＳ８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。なお、持ち上げ状態とするタイミングには、本体部１０１が一時的に停止していてもよいし、段差通過進路Ｃ１での移動中であってもよい。制御部１５０は、持ち上げ状態となった本体部１０１が段差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Ｓ９に移行する。

ステップＳ９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、乗り上がっていない場合には段差通過進路Ｃ１での移動を継続し、乗り上がっている場合にはステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０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、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、本体部１０１及び移動部を制御する制御部１５０とを備え、制御部１５０は、段差検出部が検出した段差Ｂと床面Ｆとがなす隅部Ｅを本体部１０１が掃除するように、本体部１０１及び移動部を制御する。

これによれば、段差Ｂと床面Ｆとがなす隅部Ｅを本体部１０１が確実に掃除するので、床面Ｆに対する清掃性の低下を抑制することができる。

また、制御部１５０は、本体部１０１が隅部Ｅに沿って移動しながら当該隅部Ｅを掃除するように、本体部１０１及び移動部を制御する。

これによれば、本体部１０１が隅部Ｅに沿って移動しながら当該隅部Ｅを掃除するので、隅部Ｅを広範囲にわたって掃除することができる。したがって、隅部Ｅに残るゴミを少なくすることができ、結果的に床面Ｆに対する清掃性の低下をより抑制することができる。

また、制御部１５０は、本体部１０１によってすでに掃除された隅部Ｅを本体部１０１が通過して、段差Ｂを乗り越えるように移動部を制御する。

これによれば、本体部１０１によってすでに掃除された隅部Ｅを本体部１０１が通過して段差Ｂを乗り越えるので、段差Ｂの乗り換え時に吸引力が低下し得る箇所を予め掃除しておくことができる。したがって、段差Ｂの乗り越えによる清掃性の低下を、確実に抑制することができる。

また、自走式掃除機１００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を備え、制御部１５０は、本体部１０１が床面Ｆに対して持ち上がった状態で、段差Ｂに乗り上がるように、持ち上げ部１３３及び移動部を制御する。

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。

ところで、本体部１０１が持ち上げ状態で段差Ｂに乗り上がる際には、隅部Ｅをなす床面Ｆから吸引口１７８までの間隔が正常状態よりも大きくなるので、吸引力が低下してしまう。しかしながら、隅部Ｅに対しては、段差Ｂへの乗り上がりとは別のタイミングで掃除が行われているので、持ち上げ状態による清掃性の低下を、確実に抑制することができる。

以下に変形例について説明する。なお、以降の説明において上記実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

［変形例１］
上記実施の形態では、部屋と廊下との間にある段差Ｂを例示したが、敷物からなる段差Ｂ１であってもよい。図１０は、変形例１に係る本体部１０１の動作を示す説明図である。

段差Ｂ１が敷物であると、その全周縁ｂ１２に対して自走式掃除機１００の本体部１０１が沿って移動できる場合がある。この場合には、制御部１５０は、段差Ｂ１の全周縁ｂ１２に沿って周回する周回進路Ｃ２で本体部１０１が移動するように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。例えば、周回進路Ｃ２の起点は旋回地点Ｐであり、終点も旋回地点Ｐである。また、周回進路Ｃ２のいずれの地点においても、本体部１０１は掃除可能位置に配置されているものとする。このため、本体部１０１は、周回進路Ｃ２を移動することで、段差Ｂ１と床面Ｆとがなす隅部Ｅ１（図１０におけるハッチング部）を全周にわたって確実に掃除することができる。

また、本体部１０１が周回進路Ｃ２の終点に到達すると、制御部１５０は、本体部１０１が旋回して方向転換した後に段差Ｂ１上に乗り上がるように（矢印Ｙ４参照）、走行用モータ１３６を制御する。この場合においても、段差Ｂ１に本体部１０１が乗り上がる前に、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。また、段差Ｂ１に本体部１０１が乗り上がった後には、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。

［変形例２］
また、上記実施の形態では、本体部１０１が隅部Ｅに沿って移動しながら隅部Ｅを掃除する場合について例示した。変形例２では、本体部１０１が隅部Ｅに対して旋回しながら隅部Ｅを移動する場合について説明する。図１１は、変形例２に係る本体部１０１の動作を示す説明図である。図１１に示すように、本体部１０１が旋回地点Ｐで一時停止すると、制御部１５０は、この旋回地点Ｐで本体部１０１が少なくとも一度往復旋回（図１１中、矢印Ｙ５参照）するように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６を制御する。この往復旋回時には、本体部１０１が予め掃除可能位置に配置されているので、段差Ｂの壁面ｂ１１と床面Ｆとがなす隅部Ｅにあるゴミを、サイドブラシ１４１によって掻き集めて、当該隅部Ｅを掃除することができる。図１１では、隅部Ｅにおいて、往復旋回によって掃除された掃除済み領域Ｄをドットハッチングで図示している。その後、制御部１５０は、本体部１０１が旋回地点Ｐから進行方向Ｙ１で掃除済み領域Ｄ及び段差Ｂを通過するように、駆動ユニット１３０の走行用モータ１３６及び持ち上げ部１３３の駆動モータ１３４を制御する。なお、制御部１５０は、本体部１０１を一旦迂回させた後に、掃除済み領域Ｄ及び段差Ｂを通過させてもよい。また、隅部Ｅに対する掃除動作は、往復旋回でなくとも本体部１０１が少なくとも一回転する旋回であってもよい。

このように、制御部１５０は、本体部１０１が隅部Ｅに対して旋回しながら当該隅部Ｅを掃除するように、本体部１０１及び移動部（駆動ユニット１３０）を制御している。

これによれば、本体部１０１が隅部Ｅに対して旋回しながら当該隅部Ｅを掃除するので、段差Ｂを乗り越える進路を変更せずに、隅部Ｅを掃除することができる。また、旋回による掃除であれば、本体部１０１を移動させなくても繰り返し掃除することができるので、隅部Ｅを効率的に丁寧に掃除することも可能である。

なお、隅部Ｅに対する掃除動作は、隅部Ｅに沿う移動と、旋回との両者を組み合わせて行ってもよい。

［その他］
なお、本発明は、上記実施の形態及び各変形例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、本体部１０１に持ち上げ部１３３が設けられている自走式掃除１を例示して説明したが、持ち上げ部１３３はなくてもよい。この場合、衝突センサ１１９は、本体部１０１に対して、持ち上げられていない状態の本体部１０１が乗り換え可能な高さよりもわずかに上方の位置に配置されることになる。

また、上記実施の形態では、制御部１５０は、カメラ１７５が撮影した画像に基づいて、段差Ｂを検出する場合を例示した。これに加えて、段差Ｂの検出に機械学習を用いてもよい。具体的には、例えば外部のコンピュータで、多様な種類の段差の画像を多数取り込み、特徴点を抽出して、学習モデルを作成する。制御部１５０には、この学習モデルを含んだ物体認識アルゴリズムが搭載されている。制御部１５０は、カメラ１７５が撮影した画像を、物体認識アルゴリズムで解析することで、当該画像内に含まれた段差をより詳細に検出することができる。

また、上記実施の形態では、隅部Ｅのゴミをサイドブラシ１４１で掻き集めて、本体部１０１で吸引する場合を例示した。しかし、サイドブラシ１４１以外の手法によって隅部Ｅの掃除を行ってもよい。例えば、本体部に対して出没自在な清掃ユニットを設け、隅部Ｅの掃除時に清掃ユニットが本体部から隅部に向けて突出させてもよい。また、サイドブラシ１４１に変えて吸引ノズルを本体部１０１に設けてもよい。

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（段差検出部）
１３０ 駆動ユニット（移動部）
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
１４１ サイドブラシ
１５０ 制御部
１７１ 発信部
１７２ 受信部
１７３ 障害物センサ（段差検出部）
１７４ 測距センサ（段差検出部）
１７５ カメラ（段差検出部）
１７６ 床面センサ
１７８ 吸引口
１７９ キャスター
Ｂ、Ｂ１ 段差
ｂ１ 縁辺
ｂ１１ 壁面
ｂ１２ 全周縁
Ｃ１ 段差通過進路
Ｃ２ 周回進路
Ｄ 掃除済み領域
Ｅ、Ｅ１ 隅部
Ｆ 床面
Ｌ２ 二点鎖線
Ｐ 旋回地点
Ｗ 壁
Ｙ１、Ｙ２ 進行方向
Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５ 矢印
α 角度

Claims (3)

1. 床面上を移動する本体部と、
   床面を掃除するための清掃ユニットと、
   前記本体部を移動または旋回させるための移動部と、
   障害物を検出する障害物検出部と、
   前記本体部及び前記移動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記障害物検出部が障害物を検出した後に、検出された障害物の全周縁に沿って周回する周回進路で前記本体部が移動しながら掃除するように、前記移動部と前記清掃ユニットを制御し、前記本体部が前記障害物の全周縁を１周した後に、前記障害物を乗り上がるように、前記移動部を制御する、
   自走式掃除機。
2. 前記本体部が乗り越え可能な段差を検出する段差検出部を有し、
   前記制御部は、前記段差検出部で検出された段差の全周縁に沿って周回する周回進路で前記本体部が移動しながら掃除するように、前記移動部と前記清掃ユニットを制御し、前記本体部が前記段差の全周縁を１周した後に、前記段差を乗り上がるように、前記移動部を制御する、
   請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記本体部に設けられて、当該本体部の少なくとも一部を床面に対して持ち上げる持ち上げ部を備え、
   前記制御部は、前記本体部の少なくとも一部が前記床面に対して持ち上がった状態で、前記段差に乗り上がるように、前記持ち上げ部及び前記移動部を制御する、
   請求項２に記載の自走式掃除機。

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