JP2846835B2 - ロボット掃除機の充電誘導装置およびその方法 - Google Patents

ロボット掃除機の充電誘導装置およびその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自ら移動をして床面の
掃除を行う自走式ロボット掃除機に関し、特に、ロボッ
ト掃除機の駆動エネルギーを供給するバッテリ電源を消
耗して所定のレベル以下に低下するとバッテリを充電す
るためにロボット掃除機を電源供給器に正確に誘導する
ロボット掃除機の充電誘導装置およびその方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、バッテリ電源を自動的に充電し
ながら掃除を行う従来のロボット掃除機は、図12に示
すように、ロボット掃除機1と、ロボット掃除機1の駆
動電源を供給するためにロボット掃除機1の後側上部に
装着されたバッテリ10と、バッテリ10の電圧が消耗
して所定のレベル以下に低下した際にバッテリ10を充
電するためにロボット掃除機1の後面に装着されてバッ
テリ10に電気的に接続される電源入力手段120と、
電源入力手段120に電源を供給するために掃除区域内
の所定壁面Wに電線135を介して装着されている電源
供給手段130とから構成されている。
【0003】前記電源供給手段130は、交流電源入力
端(図示せず)から入力される商用交流電源の電源電圧
をバッテリ10の充電に要する所定のレベルの直流電圧
に変換して出力する送電部131と、送電部131を介
して出力される直流電圧をロボット掃除機1に供給する
ために光信号を発信してロボット掃除機1を誘導する発
光部132と、発光部132からの光信号の発信に応じ
てロボット掃除機1が送電部131に電気的に接続され
るようロボット掃除機1を電源供給手段130に接続さ
せる接続部133とから構成されている。
【0004】また、前記電源入力手段120は、電源供
給手段130の発光部132から発信される光信号を受
信する受光部121と、受光部121で光信号を受信す
ると電源供給手段130の送電部131を介して供給さ
れる直流電圧を受ける受電部122と、電源供給手段1
30の接続部133の端部を収容するために電線125
を介してバッテリ10に電気的に接続される接続端子1
23とから構成されている。
【0005】上記のごとく構成された従来のロボット掃
除機において、掃除中や掃除の終了時にロボット掃除機
1の駆動エネルギーを供給するバッテリ10の電源が消
耗して所定のレベル以下に低下すると、掃除作業を中断
して制御手段(図示せず)により自己位置情報と電源供
給手段位置情報を認識しつつ壁面に設置された電源供給
手段130に向けて自走を開始する。この際、電源供給
手段130の発光部132からの光信号をロボット掃除
機1の後面に装着された電源入力手段120の受光部1
21で感知して、発光部132からの光信号によりロボ
ット掃除機1が電源供給手段130に向って誘導され
る。
【0006】発光部132からの光信号によりロボット
掃除機1が電源供給手段130に誘導されて発光部13
2の近傍に到達すると、発光部132からの光信号を受
光部121が感知して電源供給手段130に接近して電
源供給手段130の接続部133の端部が電源入力手段
120の接続端子123に収容される。
【0007】このようにして、電源供給手段130と電
源入力手段120は電気的に接続されて交流電源入力端
からの電源電圧は送電部131を介して直流電圧に変換
されて受電部122に入力され、受電部122に入力さ
れた直流電圧は電線125を通してバッテリ10に印加
されてバッテリ10の充電が開始される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなロボット掃除機1の電源供給手段130への誘導方
式においては、ロボット掃除機1は内蔵された位置情報
に基づいて電源供給手段130に移動するようになって
いるので、ロボット掃除機1は走行する床面の材質と状
態により車輪の滑りが生ずると自己の位置情報が変化し
てしまう。
【0009】従って、ロボット掃除機1が電源供給手段
130に正確に到達できず、図13に示すように、仮想
の誤差中心136を中心とするとき、前後左右に誤差が
生じて誤差面積137が広くなるので、発光部132の
光信号を受光部121で受信することができないという
現象が生じ、ロボット掃除機1は左右に移動しながら発
光部132の光信号を受光部121で感知するときまで
試行錯誤を繰返し、よって、誘導時間が長くなるという
問題があった。
【0010】また、ロボット掃除機を電源供給手段に正
確に誘導するためには、別の位置補正用センサを使用す
ることも考慮しうるが、センサの追加使用によって製造
費が高くなるばかりでなく、構成が複雑になるという問
題があった。
【0011】さらに、上記のごとき従来のロボット掃除
機においては、電源供給手段の送電部と電源入力手段の
受電部が外部に露出しているので、機器の安全性の点で
問題があり、また、外観の点でも問題があった。
【0012】したがって、本発明は、上記の問題点を解
決するためになされたものであって、本発明の目的は、
掃除の走行または終了時にバッテリ電源が消耗して所定
のレベル以下に低下すると、初期入力された電源供給器
の位置情報によりロボット掃除機を電源供給器に正確に
誘導でき、また、構成が簡単でかつ製造費を節減できる
ロボット掃除機の充電誘導装置およびその方法を提供す
ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるロボット掃除機の充電誘導装置は、学
習された経路を走行しながら掃除を行うロボット掃除機
の充電誘導装置であって、バッテリを駆動電源とするロ
ボット掃除機と、前記バッテリを所定のレベル以上に充
電するための電源を供給する電源供給器とから成り、前
記電源供給器は、光信号を発信する発光部と、電源の接
続端子とを有し、前記ロボット掃除機は、掃除を行うべ
き各種の室内構造に対して駆動プログラムが記憶されて
いるメモリ手段と、ロボット掃除機を前後進および左右
側に移動させる駆動手段と、前記駆動手段により移動さ
れた走行距離を検出する走行距離検出手段と、前記駆動
手段により変化する走行方向を検出する走行方向検出手
段と、掃除区域内の障害物の有無および障害物までの距
離を感知する障害物感知手段と、前記ロボット掃除機の
掃除走行によって変化するバッテリの充電電圧レベルを
検出する充電レベル検出手段と、ロボット掃除機の全体
動作を制御するとともに、前記充電電圧レベルが所定の
レベル以下に低下した時前記駆動手段を制御して前記電
源供給器までロボット掃除機を誘導する制御手段と、前
記電源供給器の前記発光部から発信される光信号を受信
する受光部と、前記ロボット掃除機と電源供給器が接触
する際の衝撃を緩和するバンパー部材と、前記バンパー
部材の内部に装着されロボット掃除機と電源供給器との
接触を感知する接触センサと、充電時、前記電源供給器
の前記接続端子に接触される接触端子とを有し、電源供
給器とバッテリを電気的に接続する電源入力手段と、を
有し、前記電源供給器は、さらに、床面上に位置する水
平部と壁面上に位置する垂直部からなる略L字型の本体
とを有し、前記発光部は前記垂直部の上部外側に付着さ
れ、前記接続端子は前記水平部より外側に突出可能なよ
うに水平部内に収納され、さらに電源供給器は、前記接
続端子を案内するガイド部材と、前記水平部の上部内側
面に摺動可能に装着され、接続端子を前記本体の外部か
ら見えないように隠すカバー部材と、前記カバー部材を
摺動させるべく回転されるピニオン部材と、前記ピニオ
ン部材と接続端子を結合してピニオン部材の回転を接続
端子の突出動作に変換するリンク部材とを有し、前記接
触センサがロボット掃除機と電源供給器との接触を感知
すると、前記制御手段はモータを駆動して前記ピニオン
部材を回転させ、前記カバー部材を開放方向に移動させ
ると共に前記接続端子を前記水平部から突出させるよう
にしたことを特徴とする。
【0014】また、本発明によるロボット掃除機の充電
誘導方法は、自己位置、掃除区域および電源供給器の位
置情報を内蔵して自律的に移動するロボット掃除機のバ
ッテリ充電誘導方法において、前記ロボット掃除機およ
び電源供給器の初期接続時であって前記ロボット掃除機
の掃除走行前に掃除区域内のX軸およびY軸に関するロ
ボット掃除機の初期位置情報を超音波センサにより検出
して記憶する初期位置情報記憶ステップと、前記ロボッ
ト掃除機の掃除走行時にロボット掃除機に駆動エネルギ
ーを供給するバッテリ電源が所定のレベル以下にあるか
否かを検出する充電レベル検出ステップと、前記充電レ
ベル検出ステップにより検出されたバッテリ電源が制御
手段に設定された所定のレベル以下であれば、バッテリ
を充電するために前記ロボット掃除機を前記電源供給器
に向けて移動させるステップであって、前記電源供給器
への移動の際、前記電源供給器から所定距離離れた位置
から前記ロボット掃除機を低速に走行させる充電移動ス
テップとからなり、前記充電移動ステップは、移動中の
前記ロボット掃除機のX軸及びY軸に関する現在の位置
情報を前記超音波センサにより感知し、感知された現在
の位置情報を前記初期位置情報記憶ステップにおいて記
憶された初期位置情報と比較し、その比較結果に基づい
て前記制御手段により前記ロボット掃除機の移動を制御
しながらロボット掃除機を電源供給器に向けて誘導する
ことを特徴とする。
【0015】
【実施例】以下、本発明による一実施例につき、添付の
図面に沿って詳述する。
【0016】図1および図2において、参照符号1はロ
ボット掃除機の本体(以下、ロボット掃除機という)を
示す。このロボット掃除機1の前面には、モータなどの
駆動ユニットから印加される回転力により前方を基準に
左右180°回転しながらこの回転範囲にある障害物の
有無や障害物までの距離および方向を感知するために、
超音波を放射するとともにその放射された超音波が障害
物にぶつかって反射してくる信号を受信するナビゲーシ
ョン超音波センサ(ナビゲーションセンサという)3が
装着されている。
【0017】また、ロボット掃除機1の左右側面と後端
には、固定式で法線方向にある物体、具体的には掃除領
域内の壁面までの距離を感知するために、超音波を放射
するとともにその放射された超音波が壁面Wがぶつかっ
て反射してくる信号を受信する固定式超音波センサ(超
音波という)4,5,6が装着されている。
【0018】さらに、ナビゲーションセンサ3の左右側
下端には、ロボット掃除機1を前後進および左右側への
方向転換をするための駆動力を生ずる左右側走行モータ
511,521が左右対称に装着されており、左右側走
行モータ511,521には左右側動力輪511a,5
21aがそれぞれ装着されている。
【0019】また、ロボット掃除機1内にはごみまたは
異物を吸い込む吸引力を生ずる吸引モータ91が装着さ
れており、吸引モータ91の前面には吸込口2から吸い
込まれるごみまたは異物などを収集する集塵袋7を有す
る集塵室8が形成されている。
【0020】さらに、ロボット掃除機1の後面下部に
は、ロボット掃除機1の後端の荷重を支持する車輪53
1が回転可能に設置され、その車輪531にはモータ等
の動力源は連結されておらず、ロボット掃除機1の走行
経路の変更を容易ならしめるために、360°回転可能
なものを使用することが好ましい。
【0021】また、車輪531と左右側動力輪511
a,521aの間には床面にあるごみまたは異物を収集
するブラシ9が設置され、そのブラシ9の後側に形成さ
れた吸込口2を通して吸い込まれたごみなどはフード1
1を介して集塵袋7に収集される。
【0022】また、図2において、ロボット掃除機1の
略後面には、ロボット掃除機1の駆動エネルギーを供給
するバッテリ10が装着されており、ロボット掃除機1
の後面下端には、バッテリ10を充電するために電線4
5を介してバッテリ10と電気的に接続される電源入力
手段40が装着されている。
【0023】前記バッテリ10に電源を供給するため
に、電源入力手段40に電気的に接続される電源供給器
110は、ロボット掃除機1が走行する掃除領域内の所
定の壁面Wに設置されている。
【0024】バッテリ10に電源を供給する電源供給器
110は、図3および図4に示すように、本体111
と、光信号を発信してロボット掃除機1を誘導するべく
本体111の垂直部の上部外側に設置された発光部11
2と、発光部112からの光信号により誘導されるロボ
ット掃除機1の電源入力手段40の接続面に電気的に接
続されるべく本体111の水平部の内部に移動可能に装
着された接続端子113と、接続端子113を案内する
ための案内溝114aを有するガイド部材114と、ガ
イド部材114の案内溝114aに沿って摺動する接続
端子113を本体111の外部から見えないように覆う
ために本体111の水平部の上部内側面に摺動可能に装
着されたカバー部材115と、カバー部材115を摺動
させるべく回転するピニオン部材116と、ピニオン部
材116の回転力とその回転力により摺動するカバー部
材115とによって接続端子113を上下動させるため
に、ピニオン部材116、カバー部材115および接続
端子113を相互に結合するリンク部材117とから構
成され、ロボット掃除機1の走行する壁面のメイン電源
端子(図示せず)に電線119を介して接続されてい
る。
【0025】また、電源供給器110には、接続端子1
13を引入または引出すために本体111の水平部上面
に貫通孔113aが形成されており、本体111の内部
には、メイン電源端子の接続時にバッテリ10を充電す
るために、メイン電源端子からの商用交流電源の電源電
圧を直流に変換する整流回路が設置されている。
【0026】さらに、ガイド部材114に沿って摺動す
る接続端子113に電源を印加するために、壁面W内に
配設された電線119に電気的に接続され、接続端子1
13の下部にはリンク部材117を係止するための第1
突起113bが形成されている。
【0027】カバー部材115の左下面には、ピニオン
部材116のギヤに歯合して直線動するためのラックが
形成されており、カバー部材115の略中間下側には突
出部が形成され、その突出部にはリンク部材117を係
止するための第2突起113dが形成され、また、ピニ
オン部材16の側面にはリンク部材117を係止して回
転するように第3突起113eが形成されている。
【0028】さらに、リンク部材117には、前記第1
突起113bを摺動可能に収容する第1摺動孔113c
と、第2突起113dを摺動可能に収容する第2摺動孔
113fと、第3突起113eを収容して回転する貫通
孔がそれぞれ形成されている。
【0029】また、ロボット掃除機1に内装されたバッ
テリ10と電源供給器110とを電気的に接続させる電
源入力手段40は、図3および図4に示すように、電源
供給器110の発光部112からの光信号を受信するた
めにロボット掃除機1の後面下端に装着された受光部4
1と、電源入力手段40が電源供給器110の垂直部側
面にぶつかる時の衝撃を緩和させるために受光部41の
下側に装着されたバンパー部材42と、バンパー部材4
2の内部に装着され電源入力手段40が電源供給器11
0に接触したことを感知する接触センサ43と、電源供
給器110の接続端子113を電線45を介してバッテ
リ10に電気的に接続するためにロボット掃除機の左側
下面に形成された接続端子44とから構成されている。
【0030】この接続端子44は、電源供給器110に
より誘導された電源入力手段40の誘導誤差が大きい場
合でも、電源供給器110の接続端子113と容易に接
触するように接続端子44の接触面441は平面に形成
されている。
【0031】次に、図5を参照して本発明の一実施例に
よるロボット掃除機の制御ブロック図について説明す
る。
【0032】制御手段20は、バッテリ10から供給さ
れる直流電圧が印加されてロボット掃除機1の全体の動
作を制御するマイクロコンピュータであり、充電レベル
検出手段30は、ロボット掃除機1の駆動エネルギーを
供給するバッテリ10の充電レベルを感知して、その感
知した充電レベルを制御手段20に出力する。
【0033】電源入力手段40は、充電レベル検出手段
30により検出されたバッテリ10の充電レベルが制御
手段20に予め設定された所定のレベル以下に低下する
と、電源供給器110から供給される直流電圧が印加さ
れてバッテリ10を充電させるように、制御手段20の
制御によりバッテリ10と電源供給器110を電気的に
接続する。
【0034】さらに、駆動手段50は、制御手段20の
制御によりロボット掃除機1の前後進および左右側への
移動を制御するものであって、その駆動手段50は、制
御手段20の制御によりロボット掃除機1を右側に移動
させるように左側走行モータ511を駆動する左側モー
タ駆動部51と、制御手段20の制御によりロボット掃
除機1を左側に移動させるように右側走行モータ521
を駆動する右側モータ駆動部52とから構成されてい
る。
【0035】走行距離検出手段60は、駆動手段50に
より移動するロボット掃除機1の走行距離を検出するも
のであって、その走行距離検出手段60は、左側走行モ
ータ511の回転数に応じたパルス信号を発生してロボ
ット掃除機1が右側に移動した走行距離を検出する左側
エンコーダ61と、右側走行モータ521の回転数に応
じたパルス信号を発生してロボット掃除機1が左側に移
動した走行距離を検出する右側エンコーダ62とから構
成されている。
【0036】また、走行方向検出手段70は、駆動手段
50により移動するロボット掃除機1の走行方向の変化
を検出するために、ロボット掃除機1の回転により変化
する電圧レベルによって回転角を感知してロボット掃除
機1の走行方向の変化を検出するジャイロセンサであ
り、障害物感知手段80は、駆動手段50により移動し
ながら掃除する領域内の障害物の有無と障害物までの距
離を感知するために超音波を放射し、その放射された超
音波が障害物にぶつかって反射される信号を受信するナ
ビゲーションセンサ3および超音波センサ4,5,6を
含む。
【0037】吸引モータ駆動手段90は、制御手段20
の制御によりロボット掃除機1が掃除を行うために吸引
力を生ずる吸引モータ91を駆動するものであり、メモ
リ手段100は、掃除を行うべき各種の室内構造にたい
する駆動プログラムが記憶されている。
【0038】以下、上記のごとく構成された本発明に基
づくロボット掃除機のバッテリを充電するための充電誘
導装置およびその方法の作用について説明する。図6な
いし図8は、本発明によるロボット掃除機の充電誘導制
御動作順を示すフローチャートである。
【0039】まず、ロボット掃除機1の動作スイッチ
(図示せず)をオンすると、制御手段20はバッテリ1
0から供給される直流電圧を印加されてロボット掃除機
1を初期化させる。この際、ロボット掃除機1の前後面
に装着されたナビゲーションセンサ3と超音波センサ6
は、ロボット掃除機1が電源供給器110に接続された
状態で超音波を放射し、その放射された超音波が壁面に
衝突して反射される信号すなわちエコー信号を受信し
て、図9に示すようにロボット掃除機1のY軸に対する
位置情報を感知する。さらに、ロボット掃除機1の左右
側に装着された超音波センサ4,5は、ロボット掃除機
1が電源供給器110に接続された状態で超音波を放射
して、その放射された超音波が壁面に衝突して反射され
た信号すなわちエコー信号を受信して、図9に示すよう
にロボット掃除機1のX軸に対する位置情報を感知す
る。
【0040】したがって、ステップS1ではナビゲーシ
ョンセンサ3および超音波センサ4,5,6により感知
されたX軸およびY軸に対するx1,y1またはx2,
y2といった位置情報を制御手段20に入力してロボッ
ト掃除機1が電源供給器110に接続された状態での初
期位置情報X,Yを記憶する。
【0041】次に、ステップS2では、ロボット掃除機
1が掃除作業を行おうとする室内構造を記憶するため
に、掃除を行わずに循環してナビゲーションセンサ3、
超音波センサ4,5,6により室内構造および広さだけ
を感知し、その感知されたデータを制御手段20に記憶
する。すなわち、ナビゲーションセンサ、超音波センサ
および駆動手段50を利用して室内構造と広さを制御手
段20で判断し、制御手段20が判断した室内構造と広
さに関するデータをメモリ手段100に予め記憶されて
いる各種の掃除プログラムと比較する。
【0042】次に、ステップS3では、ステップS2で
の最初の循環動作時に記憶された室内構造に基づいてメ
モリ手段100に予め記憶されている各種のプログラム
の中で最も近似する効率的な掃除プログラムを選択す
る。
【0043】したがって、ステップS4では、ステップ
S3で選択されたプログラムにより例えば図10に示す
ような走行軌跡に沿って移動しながら掃除を行うよう
に、制御手段20から駆動手段50および吸引モータ駆
動手段90に制御信号を出力する。これにより、駆動手
段50の左側モータ駆動部51と右側モータ駆動部52
は、制御手段20から出力される制御信号を受けて左側
走行モータ511と右側走行モータ521を駆動させる
ことにより、ロボット掃除機1は掃除走行を開始する。
【0044】この際、左側エンコーダ61は、左側走行
モータ511の駆動による左側動力輪511aの回転数
に応じたパルス信号を制御手段20に出力し、右側エン
コーダ62は、右側走行モータ521の駆動による右側
動力輪521aの回転数に応じたパルス信号を制御手段
20に出力する。したがって、制御手段20は、左右側
エンコーダ51,52から出力されるパルス信号を受け
てロボット掃除機1の移動した走行距離を算出する。
【0045】また、走行方向検出手段70は、左右側走
行モータ511,521の動力により回転する左右側動
力輪511a,521aの回転角速度を感知して、その
感知した回転角データを制御手段20に出力する。これ
により、制御手段20は、走行方向検出手段70により
検出された回転角データを時間に対して積分してロボッ
ト掃除機1の走行方向の変化を検出することにより、ロ
ボット掃除機1が正常の軌道を逸脱することなく常に所
定の方向、すなわち図10の点線で示す方向に走行する
ように左右側走行モータ511,521を制御する。
【0046】さらに、ロボット掃除機1の前面に装着さ
れたナビゲーションセンサ3は、前方を基準として左右
180°の角度で往復回転をしながらロボット掃除機1
の移動する前方に超音波を放射し、その放射されたが障
害物に衝突して反射された信号を受信して制御手段20
に出力する。したがって、制御手段20は、ナビゲーシ
ョンセンサ3により感知した信号を受けてロボット掃除
機1の前方の障害物の有無および障害物までの距離を算
出する。これにより、制御手段20は、ロボット掃除機
1が前方を基準として右側又は左側のいずれかの方向が
障害物に距離的に近いかを判別して、左右側走行モータ
511,521のパルス幅を制御して左側動力輪511
aまたは右側動力輪521aを駆動させるので、ロボッ
ト掃除機1を障害物に引っかからないように回転移動さ
せることができる。
【0047】さらに、ロボット掃除機1の駆動とともに
吸引モータ駆動手段90は、制御手段20からの制御信
号を受けて吸引モータ91を駆動させる。吸引モータ9
1が駆動されると、ロボット掃除機1の下面に装着した
ブラシ9が掃除領域の床面にあるごみ等の異物を収集
し、吸込口2を通して室内のごみまたは異物を吸い込む
とともに、その吸い込まれたごみなどをフード11を経
て集塵室8内に形成された集塵袋7に収集して掃除を行
う。
【0048】このような動作を繰返してロボット掃除機
1が所定時間掃除を行うと、バッテリ10の充電電圧は
しだいに消耗して所定のレベル以下に低下する。そこ
で、ステップS5において、ロボット掃除機1の掃除中
にバッテリ10の充電電圧を充電レベル検出手段30に
より検出して、その検出した充電電圧レベルを制御手段
20に出力する。なお、ロボット掃除機1の掃除中に
は、電源供給器110の発光部112は常時光信号を発
信する。
【0049】次に、ステップS6において、充電レベル
検出手段30により検出されたバッテリ10の充電電圧
レベルが制御手段20に予め設定されている所定のレベ
ル以下であるか否かを判別する。
【0050】前記ステップS6での判別の結果、バッテ
リ10の充電電圧レベルが所定のレベルより大きい場合
(NOのとき)には、バッテリ10の充電を行う必要は
ないので、ステップS4に復帰して、制御手段20の制
御により掃除作業を続け、充電レベル検出手段30によ
りバッテリ10の充電レベルを検出する過程を繰り返
す。
【0051】一方、前記ステップS6での判別の結果、
バッテリ10の充電電圧レベルが所定のレベル以下の場
合(YESのとき)には、バッテリ10の充電電圧がロ
ボット掃除機1の駆動に支障を招くほどに消耗した状態
であるので、バッテリ10を充電させるために、制御手
段20はロボット掃除機1が掃除をしていた地点の位置
データを内蔵のメモリに記憶させる。
【0052】次に、ステップS7において、制御手段2
0は、ロボット掃除機1を右側に回転するように駆動手
段50に制御信号を出力して、ロボット掃除機1を右側
に回転させてから、バッテリ10の充電に要する電源を
供給する電源供給器110に接近するように電源供給器
110に近い壁面Wまで掃除をしながら走行する。
【0053】次に、ステップS8において、ロボット掃
除機1が電源供給器110に近い壁面に到達したか否か
を判別し、電源供給器110に近い壁面に到達していな
い場合(NOのとき)には、前記ステップS7に復帰し
て、制御手段20の制御によりロボット掃除機1を電源
供給器110に近い壁面Wに到達する時まで掃除をしな
がら走行させる。
【0054】一方、前記ステップS8での判別の結果、
ロボット掃除機1が電源供給器110に近い壁面Wに到
達した場合(YESのとき)には、ステップS9に移行
して制御手段20の制御により駆動手段50はロボット
掃除機1を停止させ、制御手段20は現在の位置情報を
感知して自己の位置を認識する。
【0055】次に、ステップS10において、ロボット
掃除機1が制御手段20の制御により電源供給器110
に近い壁面Wに到達すると、壁面Wのない方に向けて方
向を90°転換するために、駆動手段50は制御手段2
0からの制御信号を受けてロボット掃除機1を右側に回
転させる。
【0056】したがって、ステップS11において、ス
テップS10で右側に直角回転した方向にロボット掃除
機1を壁面Wに沿って走行させ、ステップS12におい
て、ロボット掃除機1の前面に装着されたナビゲーショ
ンセンサ3からロボット掃除機1の移動する前方に超音
波を放射し、その放射された超音波が電源供給器110
に衝突して反射された信号を受信して、ロボット掃除機
1と電源供給器110との離隔距離を感知して、その離
隔距離データDを制御手段210に出力する。
【0057】これにより、ステップS13において、ナ
ビゲーションセンサ3により感知された離隔距離Dが制
御手段20に予め設定された最小距離データ(Dmi
n,例えば、約40cm)より大であるか否かを判別し
て、離隔距離Dが最小距離データDminより大きい場
合(YESのとき)には、前記ステップS11に復帰し
て、ロボット掃除機1を壁面Wに沿って走行させながら
ステップS11以下の動作を繰返し行う。
【0058】一方、前記ステップS13での判別の結
果、離隔距離Dが最小距離データDminより小さい場
合(NOのとき)には、ロボット掃除機1が電源供給器
110に近接した状態であるため、ステップS14にお
いて、駆動手段50を制御手段20により制御して左右
側走行モータ511,521の走行速度を低下させてロ
ボット掃除機1を低速に走行させるとともに、制御手段
20は駆動手段50によるロボット掃除機1の低速走行
時にX軸及びY軸に関する位置情報を細密かつ正確に収
集して記憶する。
【0059】次に、ステップS15において、ステップ
S14でロボット掃除機1の低速走行時に収集したX軸
の距離がステップS10での90°右回転前の初期情報
と同一であるか否かを判別して、X軸の位置情報が初期
情報と同一でない場合(NOのとき)には、ステップS
14に復帰してロボット掃除機1の低速走行時に収集し
たX軸の距離がステップS10での90°右回転前の初
期情報と同一になる時までロボット掃除機1を壁面Wに
沿って低速走行させる。
【0060】一方、前記ステップS15での判別の結
果、X軸の距離が初期情報と同一の場合(YESのと
き)には、ステップS16に移行してロボット掃除機1
が90°右回転した時の初期情報と同一のX軸の距離で
ロボット掃除機1を停止させる。
【0061】次に、ステップS17において、ロボット
掃除機1のX軸に関する位置情報を再度点検するため
に、駆動手段50は制御手段20からの制御信号を受け
て右側動力輪521aを中心にロボット掃除機1を右側
に90°回転させ、ステップS18において、ステップ
S17で直角回転されたX軸の距離が初期情報と同一で
あるか否かを判別する。
【0062】前記ステップS18での判別の結果、前記
X軸の距離が初期情報と同一でない場合(NOのとき)
には、ステップS24に移行して微細な角度誤差を調整
し、X軸の距離が初期情報と同一の場合(YESのと
き)には、ステップS19に移行してロボット掃除機1
の前面および後側に装着されたナビゲーションセンサ3
と超音波センサ6から超音波を放射し、その放射された
超音波が壁面に衝突して反射されるエコー信号を受信し
てY軸に関する現在位置情報を感知する。
【0063】この際、制御手段は、ロボット掃除機1の
現在位置情報と初期位置情報とを比較してロボット掃除
機1の移動する距離を設定してから、ロボット掃除機1
の壁面からの離隔距離を十分に保持してロボット掃除機
1が電源供給器110に衝突しないように制御する。
【0064】次に、ステップS20において、ステップ
S19で設定された移動距離によりロボット掃除機1を
電源供給器110の方向に後進させ、ステップS21に
おいて、ステップS20でのロボット掃除機1の後進の
時にロボット掃除機1が電源供給器110に接触したか
を接触センサ43により感知してその感知信号を制御手
段20に出力する。したがって、制御手段20はロボッ
ト掃除機1が電源供給器110と接触したか否かを判別
する。
【0065】前記ステップS21での判別の結果、ロボ
ット掃除機1が電源供給器110に接触していない場合
(NOのとき)には、前記ステップS20に復帰して接
触センサ43がロボット掃除機1と電源供給器110と
の接触を感知するときまでロボット掃除機1を後進させ
る。一方、前記ステップS21での判別の結果、ロボッ
ト掃除機1が電源供給器110に接触した場合(YES
のとき)には、ステップS22に移行して制御手段20
の制御によりロボット掃除機1を停止させるとともに、
ロボット掃除機1を電源供給器110に接続する。
【0066】ここで、ロボット掃除機1が電源供給器1
10に接続される過程を説明する。すなわち、ロボット
掃除機1の電源入力手段40に装着されたバンパー部材
42が電源供給器110の垂直部の右側面に衝突する
と、バンパー部材42の内部に装着された接触センサ4
3がこれを感知して制御手段20に出力する。したがっ
て、制御手段20は、接触センサ43により感知された
ロボット掃除機1と電源供給器110との接触の有無に
より電源供給器110の発光部111から発信される光
信号を電源入力手段40の受光部41で受信しながら電
源供給器110にロボット掃除機1を接続させる。
【0067】次に、図4に示すように、電源供給器11
0のモータ(図示せず)の駆動によりピニオン部材11
6が反時計方向に回転すると、ピニオン部材116に歯
合されているカバー部材115は本体111の水平部上
部の内側面から左側に摺動する。これとともに、ピニオ
ン部材116の反時計方向の回転力とカバー部材115
の左側方向の直進力によりリンク部材117は第3突起
113eを中心に回転しながら第2突起113dが第2
摺動孔113f内で左側に移動され、前記リンク部材1
17は上部へ引っ張られる。
【0068】この際、接続端子113に形成されている
第1突起113bが第1摺動孔113c内で左側に移動
するので、接続端子113はガイド部材114の案内溝
114aに沿って上部に摺動する。したがって、接続端
子113は本体111の貫通孔113aを通過して電源
入力手段40の接続端子44の接触面441と接触し、
ステップS23において、メイン電源端子から供給され
る電源が電線119、ガイド部材114,接続端子11
3,接続端子44,電線45を介してバッテリ10に印
加され、前記バッテリ10の充電が行なわれる。
【0069】このように、ロボット掃除機1は電源供給
器に正確に到達するようになっているので、図11に示
すような仮想の誤差中心46を中心に前後左右に誤差が
ほとんどなくなり、誤差面積47が小さくなる。したが
って、電源供給器110の発光部112の光信号を電源
入力手段40の受光部41で容易に受信することがで
き、誘導時間が短くなる。
【0070】所定時間が経過してバッテリ10への充電
が終了すると、制御手段20の制御により電源供給器1
10は電源入力手段40との接続時とは逆に作動され、
図3に示すように、ロボット掃除機1が電源供給器11
0から分離されて、制御手段20のメモリに記憶されて
いた掃除位置から再度掃除を開始する。
【0071】
【発明の効果】上述のように、本発明によるロボット掃
除機の充電誘導装置および方法によれば、掃除走行中ま
たは終了時にバッテリ電源が消耗して所定のレベル以下
に低下すると、初期入力された電源供給器の位置情報に
よりロボット掃除機を電源供給器に正確に誘導してバッ
テリの充電が可能となる。また、構成が簡単でかつ製造
費が節減できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における本体の上部カバーを
除去したロボット掃除機の平面図である。
【図2】本発明の一実施例におけるロボット掃除機の側
断面図である。
【図3】本発明によるバッテリの非充電時のロボット掃
除機および電源供給器の概略側断面図である。
【図4】本発明によるバッテリの充電時のロボット掃除
機および電源供給器の概略側断面図である。
【図5】本発明の一実施例におけるロボット掃除機の制
御ブロック図である。
【図6】本発明によるロボット掃除機の充電誘導制御動
作順を示すフローチャートである。
【図7】本発明によるロボット掃除機の充電誘導制御動
作順を示すフローチャートである。
【図8】本発明によるロボット掃除機の充電誘導制御動
作順を示すフローチャートである。
【図9】本発明によるロボット掃除機および電源供給器
の接続状態に関する説明図である。
【図10】本発明によるロボット掃除機の走行経路に関
する説明図である。
【図11】本発明の一実施例におけるロボット掃除機の
誘導方法による誤差面積図である。
【図12】従来のロボット掃除機の側断面図である。
【図13】従来のロボット掃除機の誘導方法による誤差
面積図である。
【符号の説明】
1 ロボット掃除機 10 バッテリ 20 制御手段 30 充電レベル検出手段 40 電源入力手段 41 受光部 42 バンパー部材 43 接触センサ 44 接触端子 50 駆動手段 51 左側モータ駆動部 52 右側モータ駆動部 60 走行距離検出手段 61 左側エンコーダ 62 右側エンコーダ 70 走行方向検出手段 80 障害物感知手段 90 吸引モータ駆動手段 100 メモリ手段 110 電源供給器 111 本体 112 発光部 113 接続端子 114 ガイド部材 115 カバー部材 116 ピニオン部材 117 リンク部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 1/02 A47L 9/00 102

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 学習された経路を走行しながら掃除を行
    うロボット掃除機の充電誘導装置であって、 バッテリを駆動電源とするロボット掃除機と、前記バッ
    テリを所定のレベル以上に充電するための電源を供給す
    る電源供給器とから成り、 前記電源供給器は、光信号を発信する発光部と、電源の
    接続端子とを有し、 前記ロボット掃除機は、 掃除を行うべき各種の室内構造に対して駆動プログラム
    が記憶されているメモリ手段と、 ロボット掃除機を前後進および左右側に移動させる駆動
    手段と、 前記駆動手段により移動された走行距離を検出する走行
    距離検出手段と、 前記駆動手段により変化する走行方向を検出する走行方
    向検出手段と、 掃除区域内の障害物の有無および障害物までの距離を感
    知する障害物感知手段と、 前記ロボット掃除機の掃除走行によって変化するバッテ
    リの充電電圧レベルを検出する充電レベル検出手段と、 ロボット掃除機の全体動作を制御するとともに、前記充
    電電圧レベルが所定のレベル以下に低下した時前記駆動
    手段を制御して前記電源供給器までロボット掃除機を誘
    導する制御手段と、 前記電源供給器の前記発光部から発信される光信号を受
    信する受光部と、前記ロボット掃除機と電源供給器が接
    触する際の衝撃を緩和するバンパー部材と、前記バンパ
    ー部材の内部に装着されロボット掃除機と電源供給器と
    の接触を感知する接触センサと、充電時、前記電源供給
    器の前記接続端子に接触される接触端子とを有し、電源
    供給器とバッテリを電気的に接続する電源入力手段と、 を有し、 前記電源供給器は、さらに、床面上に位置する水平部と
    壁面上に位置する垂直部からなる略L字型の本体とを有
    し、 前記発光部は前記垂直部の上部外側に付着され、前記接
    続端子は前記水平部より外側に突出可能なように水平部
    内に収納され、 さらに電源供給器は、前記接続端子を案内するガイド部
    材と、前記水平部の上部内側面に摺動可能に装着され、
    接続端子を前記本体の外部から見えないように隠すカバ
    ー部材と、前記カバー部材を摺動させるべく回転される
    ピニオン部材と、前記ピニオン部材と接続端子を結合し
    てピニオン部材の回転を接続端子の突出動作に変換する
    リンク部材とを有し、前記接触センサがロボット掃除機
    と電源供給器との接触を感知すると、前記制御手段はモ
    ータを駆動して前記ピニオン部材を回転させ、前記カバ
    ー部材を開放方向に移動させると共に前記接続端子を前
    記水平部から突出させるようにしたことを特徴とする充
    電誘導装置。
  2. 【請求項2】 自己位置、掃除区域および電源供給器の
    位置情報を内蔵して自律的に移動するロボット掃除機の
    バッテリ充電誘導方法において、 前記ロボット掃除機および電源供給器の初期接続時であ
    って前記ロボット掃除機の掃除走行前に掃除区域内のX
    軸およびY軸に関するロボット掃除機の初期位置情報を
    超音波センサにより検出して記憶する初期位置情報記憶
    ステップと、 前記ロボット掃除機の掃除走行時にロボット掃除機に駆
    動エネルギーを供給するバッテリ電源が所定のレベル以
    下にあるか否かを検出する充電レベル検出ステップと、 前記充電レベル検出ステップにより検出されたバッテリ
    電源が制御手段に設定された所定のレベル以下であれ
    ば、バッテリを充電するために前記ロボット掃除機を前
    記電源供給器に向けて移動させるステップであって、前
    記電源供給器への移動の際、前記電源供給器から所定距
    離離れた位置から前記ロボット掃除機を低速に走行させ
    る充電移動ステップとからなり、 前記充電移動ステップは、移動中の前記ロボット掃除機
    のX軸及びY軸に関する現在の位置情報を前記超音波セ
    ンサにより感知し、感知された現在の位置情報を前記初
    期位置情報記憶ステップにおいて記憶された初期位置情
    報と比較し、その比較結果に基づいて前記制御手段によ
    り前記ロボット掃除機の移動を制御しながらロボット掃
    除機を電源供給器に向けて誘導することを特徴とするロ
    ボット掃除機の充電誘導方法。
  3. 【請求項3】 前記充電移動ステップは、ロボット掃除
    機を電源供給器に誘導するためにロボット掃除機を右側
    に回転して前記電源供給器に近い壁面まで掃除走行しな
    がら自己位置を認識し、ロボット掃除機を90°右回転
    して壁面に沿って走行してから、前記低速走行させ、ロ
    ボット掃除機を後退させてロボット掃除機を電源供給器
    に接続させることを特徴とする請求項2に記載のロボッ
    ト掃除機の充電誘導方法。
  4. 【請求項4】 前記充電移動ステップは、 ロボット掃除機が電源供給器に近い壁面まで掃除走行し
    た後、超音波センサによりロボット掃除機の現在の位置
    から電源供給器までの離隔距離を感知し、その感知され
    た離隔距離が制御手段に予め設定された最小距離よりも
    大であるか否かを判別するステップと、 感知した離隔距離が前記最小距離よりも小さい場合に、
    超音波センサにより現在の位置情報を収集しながらロボ
    ット掃除機を低速に走行させる低速走行ステップと、 前記低速走行ステップで収集した現在の位置情報のうち
    X軸に関する情報を前記初期位置情報と比較し、このX
    軸に関する情報が初期情報と同一であるか否かを判別す
    るステップと、 前記X軸に関する情報が前記初期位置情報と同一である
    場合に、超音波センサによりロボット掃除機のY軸に関
    する現在の位置情報を感知し、そのY軸に関する現在の
    位置情報と前記初期位置情報とを比較し、ロボット掃除
    機の移動する距離を設定するステップと、 前記設定された移動距離によりロボット掃除機を電源供
    給器の方向に後進させ、ロボット掃除機が電源供給器に
    接触したかを接触センサにより感知する接触感知ステッ
    プと、 前記接触感知ステップにおいて、ロボット掃除機が電源
    供給器と接触していないと判別した場合には、前記接触
    センサによりロボット掃除機と電源供給器との接触を感
    知するまでロボット掃除機を後進させ、ロボット掃除機
    が電源供給器と接触したと判別した場合にはロボット掃
    除機を停止させるステップと、 からなることを特徴とする請求項2に記載のロボット掃
    除機の充電誘導方法。
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